誤差函數

概率論、統計學等應用的函數

在數學中,誤差函數(也稱之為高斯誤差函數,error function or Gauss error function)是一個非基本函數(即不是初等函數),其在概率論統計學以及偏微分方程中都有廣泛的應用。在統計學與機率論中,高斯函數常態分佈的密度函數,根據中心極限定理它是複雜總和的有限機率分佈。高斯函數是量子諧振子基態波函數。在數學領域,高斯函數在厄爾米特多項式的定義中起著重要作用。在光學以及微波系統中有高斯波束的應用。高斯函數在圖像處理中用作預平滑核。

具體內容


定義

,
且有erf(∞)=1和erf(-x)=-erf(x)。

導數與積分

誤差函數的導數為:
等等
誤差函數的重積分定義為:
且,
可得,

級數展開式

誤差函數的級數展開式為:

應用


高斯函數的不定積分是誤差函數。在自然科學、社會科學、數學以及工程學等領域都有高斯函數的身影,這方面的例子包括:
計算化學中所用的分子軌道是名為高斯軌道的高斯函數的線性組合(參見量子化學中的基組)。
在數學領域,高斯函數在厄爾米特多項式的定義中起著重要作用。
高斯函數與量子場論中的真空態相關。
在光學以及微波系統中有高斯波束的應用。
高斯函數在圖像處理中用作預平滑核。