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设f(x1,…,xm)是一个多元函数。如果对i=1,…,m,аf/аxi和f的比是一个有理函数,则称f是指数函数。аf/аxi和f的比称为f关于xi的对数导数。设g(k1,…,kn)为一个多元序列,如果对i=1,…,n,g(k1,…,kj+1,…,kn)和g的比是一个有理函数,则称g为超几何序列。同样地,g(k1,…,kj+1,…,kn)和g的比也称为g关于岛kj“对数导数”。
为了统一的研究微分情形下的指数函数和差分情形下的超几何序列,考虑形式为h(x1,…,xl,kl+1,…,kn)的函数,其中x1,…,xl是微分变量,kl+1,…,kn是差分变量。如果h的所有偏对数导数都是有理函数,则称h是超指数的。超指数函数可以通过它的(偏)对数导数在计算机上表示和操作。它在线性微分算子和线性差分算子的因式分解、组合恒等式的自动证明、符号积分以及求和等方面有重要应用。
本文的贡献包括以下三个方面:
1.给出了两个判定超指数函数是否在常数域上线性相关的算法。第一个算法是基于纯微分情形的Wronsldan和纯差分情形的Casoratian在环中的某种推广。它适用于所有的基域。第二个算法是基于超指数函数的相似性,它效率更高,但只适用于基域是有理函数域的情形。
2.给出了一个计算有限维线性函数系统所有超指数函数解的新方法。其主要思想是先求出第一个矩阵方程的所有超指数函数解,然后回代确定所有常数。在回代过程中,对微分(差分)算子进行递归,以确保每次的计算都是在关于一些算子的常数域上进行。它与已知的算法不同之处在于避免了同时计算多个线性常微分(差分)方程的超指数函数解,而且不再要求每个微分或差分算子只能作用在一个变元上。
3.定义了代数超指数函数的一种正规形式,由此给出了一个判定超指数函数是否为代数函数,如果是,并求出其极小多项式的方法。这将有助于判定超指数函数之间的代数关系。