ランベルトのW関数
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x が十分大きければ、W0 は漸近的に W 0 ( x ) = L 1 − L 2 + L 2 L 1 + L 2 ( − 2 + L 2 ) 2 L 1 2 + L 2 ( 6 − 9 L 2 + 2 L 2 2 ) 6 L 1 3 + L 2 ( − 12 + 36 L 2 − 22 L 2 2 + 3 L 2 3 ) 12 L 1 4 + ⋯ = L 1 − L 2 + ∑ ℓ = 0 ∞ ∑ m = 1 ∞ ( − 1 ) ℓ [ ℓ + m ℓ + 1 ] m ! L 1 − ℓ − m L 2 m = ln ⁡ ( x ) − ln ⁡ ( ln ⁡ ( x ) ) + o ( 1 ) {\displaystyle {\begin{aligned}W_{0}(x)&=L_{1}-L_{2}+{\frac {L_{2}}{L_{1}}}+{\frac {L_{2}(-2+L_{2})}{2L_{1}^{2}}}\\&\qquad \qquad +{\frac {L_{2}(6-9L_{2}+2L_{2}^{2})}{6L_{1}^{3}}}+{\frac {L_{2}(-12+36L_{2}-22L_{2}^{2}+3L_{2}^{3})}{12L_{1}^{4}}}+\cdots \\[8pt]&=L_{1}-L_{2}+\sum _{\ell =0}^{\infty }\sum _{m=1}^{\infty }{\frac {(-1)^{\ell }\left[{\ell +m \atop \ell +1}\right]}{m!}}L_{1}^{-\ell -m}L_{2}^{m}\\&=\ln(x)-\ln(\ln(x))+o(1)\end{aligned}}}

と展開される。ただし、L1 = ln(x), L2 = ln(ln(x)) であり、[k
n ] は非負の第一種スターリング数である[6]

もう一つの、区間 (−∞, −1/e] 上で定義される実函数な枝 W−1 は、L1 = ln(−x), L2 = ln(−ln(−x)) と書けば、x が十分 0 に近いとき同じ形の漸近展開を持つ。

x ≥ e なるとき、 ln ⁡ ( x ) − ln ⁡ ( ln ⁡ ( x ) ) + ln ⁡ ( ln ⁡ ( x ) ) 2 ln ⁡ ( x ) ≤ W 0 ( x ) ≤ ln ⁡ ( x ) − ln ⁡ ( ln ⁡ ( x ) ) + e e − 1 ln ⁡ ( ln ⁡ ( x ) ) ln ⁡ ( x ) {\displaystyle \ln(x)-\ln {\bigl (}\ln(x){\bigr )}+{\frac {\ln {\bigl (}\ln(x){\bigr )}}{2\ln(x)}}\leq W_{0}(x)\leq \ln(x)-\ln {\bigl (}\ln(x){\bigr )}+{\frac {e}{e-1}}{\frac {\ln {\bigl (}\ln(x){\bigr )}}{\ln(x)}}}

という上下の評価が成り立つ[7]。また もう一つの枝 W−1 の評価は u > 0 に対して − 1 − 2 u − u < W − 1 ( − e − u − 1 ) < − 1 − 2 u − 2 3 u {\displaystyle -1-{\sqrt {2u}}-u<W_{-1}(-e^{-u-1})<-1-{\sqrt {2u}}-{\frac {2}{3}}u}

となる[8]
整数冪・複素数冪の展開

W0 の整数乗もまた 0 において単純なテイラー級数(あるいはローラン級数)展開を持つ。例えば W 0 ( x ) 2 = ∑ n = 2 ∞ − 2 ( − n ) n − 3 ( n − 2 ) !   x n = x 2 − 2 x 3 + 4 x 4 − 25 3 x 5 + 18 x 6 − ⋯ . {\displaystyle W_{0}(x)^{2}=\sum _{n=2}^{\infty }{\frac {-2(-n)^{n-3}}{(n-2)!}}\ x^{n}=x^{2}-2x^{3}+4x^{4}-{\frac {25}{3}}x^{5}+18x^{6}-\cdots .}

より一般に、ラグランジュの反転公式を用いれば、r ∈ Z に対して W 0 ( x ) r = ∑ n = r ∞ − r ( − n ) n − r − 1 ( n − r ) !   x n {\displaystyle W_{0}(x)^{r}=\sum _{n=r}^{\infty }{\frac {-r(-n)^{n-r-1}}{(n-r)!}}\ x^{n}}

となることが示せる(これは一般に、位数 r のローラン級数になっている)。あるいは同じことだが、この式を W0(x)/x の冪に関するテイラー級数として ( W 0 ( x ) x ) r = exp ⁡ ( − r W 0 ( x ) ) = ∑ n = 0 ∞ r ( n + r ) n − 1 n ! ( − x ) n {\displaystyle \left({\frac {W_{0}(x)}{x}}\right)^{r}=\exp(-rW_{0}(x))=\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {r(n+r)^{n-1}}{n!}}(-x)^{n}}


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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