The polylogarithm , also known as the Jonquière's function, is the function

(1)

defined in the complex plane over the open unit disk. Its definition on the whole complex plane then follows uniquely via analytic continuation.

Note that the similar notation  is used for the logarithmic integral.

The polylogarithm is also denoted  and equal to

(2)

where  is the Lerch transcendent (Erdélyi et al. 1981, p. 30). The polylogarithm arises in Feynman diagram integrals (and, in particular, in the computation of quantum electrodynamics corrections to the electrons gyromagnetic ratio), and the special cases  and  are called the dilogarithm and trilogarithm, respectively. The polylogarithm is implemented in the Wolfram Language as PolyLog[n, z].

The polylogarithm also arises in the closed form of the integrals of the Fermi-Dirac distribution

(3)

where  is the gamma function, and the Bose-Einstein distribution

(4)

The special case  reduces to

(5)

where  is the Riemann zeta function. Note, however, that the meaning of  for fixed complex  is not completely well-defined, since it depends on how  is approached in four-dimensional -space.

The polylogarithm of negative integer order arises in sums of the form

			(6)
			(7)

where  is an Eulerian number. Polylogarithms also arise in sum of generalized harmonic numbers  as

(8)

for .

Special forms of low-order polylogarithms include

			(9)
			(10)
			(11)
			(12)

At arguments  and 1, the general polylogarithms become

			(13)
			(14)

where  is the Dirichlet eta function and  is the Riemann zeta function. The polylogarithm for argument  can also be evaluated analytically for small ,

			(15)
			(16)
			(17)

No similar formulas of this type are known for higher orders (Lewin 1991, p. 2).  appears in the third-order correction term in the gyromagnetic ratio of the electron.

The derivative of a polylogarithm is itself a polylogarithm,

(18)

Bailey et al. showed that

(19)

A number of remarkable identities exist for polylogarithms, including the amazing identity satisfied by , where  (OEIS A073011) is the smallest Salem constant, i.e., the largest positive root of the polynomial in Lehmer's Mahler measure problem (Cohen et al. 1992; Bailey and Broadhurst 1999; Borwein and Bailey 2003, pp. 8-9).

No general algorithm is known for integration of polylogarithms of functions.

REFERENCES:

Bailey, D. H.; Borwein, P. B.; and Plouffe, S. "On the Rapid Computation of Various Polylogarithmic Constants." Math. Comput. 66, 903-913, 1997.

Bailey, D. H. and Broadhurst, D. J. "A Seventeenth-Order Polylogarithm Ladder." 20 Jun 1999. http://arxiv.org/abs/math.CA/9906134.

Borwein, J. and Bailey, D. Mathematics by Experiment: Plausible Reasoning in the 21st Century. Wellesley, MA: A K Peters, 2003.

Borwein, J. M.; Bradley, D. M.; Broadhurst, D. J.; and Lisonek, P. "Special Values of Multidimensional Polylogarithms." Trans. Amer. Math. Soc. 353, 907-941, 2001.

Berndt, B. C. Ramanujan's Notebooks, Part IV. New York: Springer-Verlag, pp. 323-326, 1994.

Cohen, H.; Lewin, L.; and Zagier, D. "A Sixteenth-Order Polylogarithm Ladder." Exper. Math. 1, 25-34, 1992. http://www.expmath.org/expmath/volumes/1/1.html.

Erdélyi, A.; Magnus, W.; Oberhettinger, F.; and Tricomi, F. G. Higher Transcendental Functions, Vol. 1. New York: Krieger, pp. 30-31, 1981.

Jonquière, A. "Ueber eine Klasse von Transcendenten, welche durch mehrmahlige Integration rationaler Funktionen enstehen." Öfversigt af Kongl. Vetenskaps-Akademiens Förhandlingar 45, 522-531, 1888.

Jonquière, A. "Note sur la série ." Öfversigt af Kongl. Vetenskaps-Akademiens Förhandlingar 46, 257-268, 1888.

Jonquière, A. "Ueber einige Transcendente, welche bei den wiederholten Integration rationaler Funktionen auftreten." Bihang till Kongl. Svenska Vetenskaps-Akademiens Handlingar 15, 1-50, 1889.

Jonquière, A. "Note sur la série ." Bull. Soc. Math. France 17, 142-152, 1889.

Lewin, L. Dilogarithms and Associated Functions. London: Macdonald, 1958.

Lewin, L. Polylogarithms and Associated Functions. New York: North-Holland, 1981.

Lewin, L. (Ed.). Structural Properties of Polylogarithms. Providence, RI: Amer. Math. Soc., 1991.

Nielsen, N. Der Euler'sche Dilogarithms. Leipzig, Germany: Halle, 1909.

Prudnikov, A. P.; Marichev, O. I.; and Brychkov, Yu. A. "The Generalized Zeta Function , Bernoulli Polynomials , Euler Polynomials , and Polylogarithms ." §1.2 in Integrals and Series, Vol. 3: More Special Functions. Newark, NJ: Gordon and Breach, pp. 23-24, 1990.

Sloane, N. J. A. Sequence A073011 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Truesdell, C. "On a Function Which Occurs in the Theory of the Structure of Polymers." Ann. Math. 46, 114-157, 1945.

Zagier, D. "Special Values and Functional Equations of Polylogarithms." Appendix A in Structural Properties of Polylogarithms (Ed. L. Lewin). Providence, RI: Amer. Math. Soc., 1991.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم التطوير يقيم دورة عن أخلاقيات المهنة للمنتسبين الجدد

تتضمن زيارة المراقد المقدسة في كربلاء.. معهد القرآن الكريم النسوي ينظم سفرة دينية لطالباته

المجمع العلمي يحتفي بذكرى ولادة الإمامين الباقر والهادي (عليهما السلام)

قسم الشؤون الفكرية يطلق فعاليات الأسبوع الثالث من برنامج البذرة الصالحة

المزيد

الآخبار الصحية

ثورة طبية.. الذكاء الاصطناعي يكشف سرطان الكلى في وقت قياسي

لتعزيز الطاقة والتغلب على التعب.. عليك بـ7 طرق بسيطة

لتحسين الهضم والتحكم في الشهية.. ما أفضل وقت لتناول التمر؟

خبراء يكشفون تأثير الاستحمام في الظلام على جودة النوم !

المزيد

الآخبار التكنلوجية

إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.. ما دور المحيطات والبحار؟

نظائر الهيليوم مقياس لاكتشاف رواسب الذهب.. كيف ذلك؟

الصين تطلق أول ناقلة نفط خام ذكية في العالم تعمل بالميثانول

الزمن على المريخ أسرع من الأرض.. دراسة علمية تكشف الفوارق

المزيد