ガウス関数の原始関数の一覧

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ガウス関数の原始関数の一覧（ガウスかんすうのげんしかんすうのいちらん）はガウス関数を含む式の原始関数の一覧である。

以下

${\displaystyle \phi (x)={\frac {1}{\sqrt {2\pi }}}e^{-{\frac {1}{2}}x^{2}}}$

を標準正規確率密度関数、

${\displaystyle \Phi (x)=\int _{-\infty }^{x}\phi (t)dt={\frac {1}{2}}\left(1+\operatorname {erf} \left({\frac {x}{\sqrt {2}}}\right)\right)}$

をその累積分布関数（erf は誤差関数）とする。また

${\displaystyle T(h,a)=\phi (h)\int _{0}^{a}{\frac {\phi (hx)}{1+x^{2}}}\,dx}$

はオーウェンのT関数（英語版）として知られるものである。

Owen (1980) に幅広いガウス型積分の一覧がある。以下にその一部を示す。

不定積分

n!! は二重階乗である。

${\displaystyle \int \phi (x)\,dx=\Phi (x)+C}$

${\displaystyle \int x\phi (x)\,dx=-\phi (x)+C}$

${\displaystyle \int x^{2}\phi (x)\,dx=\Phi (x)-x\phi (x)+C}$

${\displaystyle \int x^{2k+1}\phi (x)\,dx=-\phi (x)\sum _{j=0}^{k}{\frac {(2k)!!}{(2j)!!}}x^{2j}+C}$

${\displaystyle \int x^{2k+2}\phi (x)\,dx=-\phi (x)\sum _{j=0}^{k}{\frac {(2k+1)!!}{(2j+1)!!}}x^{2j+1}+(2k+1)!!\,\Phi (x)+C}$

${\displaystyle \int \phi (x)^{2}\,dx={\frac {1}{2{\sqrt {\pi }}}}\Phi \left(x{\sqrt {2}}\right)+C}$

${\displaystyle \int \phi (x)\phi (a+bx)\,dx={\frac {1}{t}}\phi \left({\frac {a}{t}}\right)\Phi \left(tx+{\frac {ab}{t}}\right)+C,\qquad t={\sqrt {1+b^{2}}}}$

${\displaystyle \int x\phi (a+bx)\,dx=-{\frac {1}{b^{2}}}\left(\phi (a+bx)+a\Phi (a+bx)\right)+C}$

${\displaystyle \int x^{2}\phi (a+bx)\,dx={\frac {1}{b^{3}}}\left((a^{2}+1)\Phi (a+bx)+(a-bx)\phi (a+bx)\right)+C}$

${\displaystyle \int \phi (a+bx)^{n}\,dx={\frac {1}{b{\sqrt {n(2\pi )^{n-1}}}}}\Phi \left({\sqrt {n}}(a+bx)\right)+C}$

${\displaystyle \int \Phi (a+bx)\,dx={\frac {1}{b}}\left((a+bx)\Phi (a+bx)+\phi (a+bx)\right)+C}$

${\displaystyle \int x\Phi (a+bx)\,dx={\frac {1}{2b^{2}}}\left((b^{2}x^{2}-a^{2}-1)\Phi (a+bx)+(bx-a)\phi (a+bx)\right)+C}$

${\displaystyle \int x^{2}\Phi (a+bx)\,dx={\frac {1}{3b^{3}}}\left((b^{3}x^{3}+a^{3}+3a)\Phi (a+bx)+(b^{2}x^{2}-abx+a^{2}+2)\phi (a+bx)\right)+C}$

${\displaystyle \int x^{n}\Phi (x)\,dx={\frac {1}{n+1}}\left(\left(x^{n+1}-nx^{n-1}\right)\Phi (x)+x^{n}\phi (x)+n(n-1)\int x^{n-2}\Phi (x)\,dx\right)+C}$

${\displaystyle \int x\phi (x)\Phi (a+bx)\,dx={\frac {b}{t}}\phi \left({\frac {a}{t}}\right)\Phi \left(xt+{\frac {ab}{t}}\right)-\phi (x)\Phi (a+bx)+C,\qquad t={\sqrt {1+b^{2}}}}$

${\displaystyle \int \Phi (x)^{2}\,dx=x\Phi (x)^{2}+2\Phi (x)\phi (x)-{\frac {1}{\sqrt {\pi }}}\Phi \left(x{\sqrt {2}}\right)+C}$

${\displaystyle \int e^{cx}\phi (bx)^{n}\,dx={\frac {e^{\frac {c^{2}}{2nb^{2}}}}{b{\sqrt {n(2\pi )^{n-1}}}}}\Phi \left({\frac {b^{2}xn-c}{b{\sqrt {n}}}}\right)+C,\qquad b\neq 0,n>0}$

定積分

${\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }x^{2}\phi (x)^{n}\,dx={\frac {1}{\sqrt {n^{3}(2\pi )^{n-1}}}}}$

${\displaystyle \int _{-\infty }^{0}\phi (ax)\Phi (bx)dx={\frac {1}{2\pi |a|}}\left({\frac {\pi }{2}}-\arctan \left({\frac {b}{|a|}}\right)\right)}$

${\displaystyle \int _{0}^{\infty }\phi (ax)\Phi (bx)\,dx={\frac {1}{2\pi |a|}}\left({\frac {\pi }{2}}+\arctan \left({\frac {b}{|a|}}\right)\right)}$

${\displaystyle \int _{0}^{\infty }x\phi (x)\Phi (bx)\,dx={\frac {1}{2{\sqrt {2\pi }}}}\left(1+{\frac {b}{\sqrt {1+b^{2}}}}\right)}$

${\displaystyle \int _{0}^{\infty }x^{2}\phi (x)\Phi (bx)\,dx={\frac {1}{4}}+{\frac {1}{2\pi }}\left({\frac {b}{1+b^{2}}}+\arctan(b)\right)}$

${\displaystyle \int _{0}^{\infty }x\phi (x)^{2}\Phi (x)\,dx={\frac {1}{4\pi {\sqrt {3}}}}}$

${\displaystyle \int _{0}^{\infty }\Phi (bx)^{2}\phi (x)\,dx={\frac {1}{2\pi }}\left(\arctan(b)+\arctan {\sqrt {1+2b^{2}}}\right)}$

${\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }\Phi (a+bx)^{2}\phi (x)\,dx=\Phi \left({\frac {a}{\sqrt {1+b^{2}}}}\right)-2T\left({\frac {a}{\sqrt {1+b^{2}}}},{\frac {1}{\sqrt {1+2b^{2}}}}\right)}$

${\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }x\Phi (a+bx)^{2}\phi (x)\,dx={\frac {2b}{\sqrt {1+b^{2}}}}\phi \left({\frac {a}{t}}\right)\Phi \left({\frac {a}{{\sqrt {1+b^{2}}}{\sqrt {1+2b^{2}}}}}\right)}$

${\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }\Phi (bx)^{2}\phi (x)\,dx={\frac {1}{\pi }}\arctan {\sqrt {1+2b^{2}}}}$

${\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }x\phi (x)\Phi (bx)\,dx=\int _{-\infty }^{\infty }x\phi (x)\Phi (bx)^{2}\,dx={\frac {b}{\sqrt {2\pi (1+b^{2})}}}}$

${\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }\Phi (a+bx)\phi (x)\,dx=\Phi \left({\frac {a}{\sqrt {1+b^{2}}}}\right)}$

${\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }x\Phi (a+bx)\phi (x)\,dx={\frac {b}{t}}\phi \left({\frac {a}{t}}\right),\qquad t={\sqrt {1+b^{2}}}}$

${\displaystyle \int _{0}^{\infty }x\Phi (a+bx)\phi (x)\,dx={\frac {b}{t}}\phi \left({\frac {a}{t}}\right)\Phi \left(-{\frac {ab}{t}}\right)+{\frac {1}{\sqrt {2\pi }}}\Phi (a),\qquad t={\sqrt {1+b^{2}}}}$

${\displaystyle \int _{-\infty }^{\infty }\ln(x^{2}){\frac {1}{\sigma }}\phi \left({\frac {x}{\sigma }}\right)\,dx=\ln(\sigma ^{2})-\gamma -\ln 2\approx \ln(\sigma ^{2})-1.27036}$

参考文献

• Owen, D. (1980年). “A table of normal integrals”. Communications in Statistics: Simulation and Computation B9: pp. 389 - 419 

表 話 編 歴 微分積分学
Precalculus	二項定理 凹関数 連続関数 階乗 有限差分 自由変数と束縛変数 基本定理 関数のグラフ 線型関数 平均値の定理 ラジアン ロルの定理 割線 傾き 接線
極限	不定形（英語版） 関数の極限 片側極限 数列の極限 数列の加速法 近似のオーダー（英語版） ε-δ論法
微分法	連鎖律 導関数 微分 微分方程式 微分作用素 陰関数微分 逆関数の微分（英語版） ロピタルの定理 ライプニッツ則 対数微分 平均値の定理 ニュートン法 記法 ライプニッツの記法 ニュートンの記法 レギオモンタヌスの問題 相対変化率（英語版） 基本法則 線型性（英語版） 積 商 冪函数（英語版） 停留点 極値の判定（英語版） 最大値の定理 極値 テイラーの定理
積分法	逆微分 弧長 積分定数 積分記号下の微分（英語版） 微分積分学の基本定理 正割の立方の積分（英語版） 正割関数の積分（英語版） 半角正接置換法（英語版） 積分における部分分数（英語版） 二次有理式の積分（英語版） 円周率が22/7より小さいことの証明 基本法則 線型性（英語版） 部分積分 置換積分 台形公式 三角函数置換法（英語版）
ベクトル解析	回転 方向微分 発散 発散定理 勾配 勾配定理（英語版） グリーンの定理 ラプラシアン ストークスの定理
多変数微分積分学	曲率 Disc integration（英語版） 発散定理 外微分 ガブリエルのホルン 幾何解析（英語版） ヘッセ行列 ヤコビ行列と行列式 線積分 Matrix calculus 多重積分 偏微分 バウムクーヘン積分 面積分 テンソル解析 体積分
級数	アーベルの判定法（英語版） 交代 交代級数判定法（英語版） 算術幾何数列 二項 コーシーの凝集判定法 比較判定法 ディリクレの判定法 オイラー–マクローリンの公式 フーリエ 幾何 超幾何 q超幾何 調和 無限 積分判定法 極限比較判定法（英語版） マクローリン 冪 比判定法 冪根判定法 テイラー 項判定法（英語版）
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歴史（英語版）	擬等式（英語版） ブルック・テイラー コリン・マクローリン 代数の一般性（英語版） ゴットフリート・ヴィルヘルム・ライプニッツ 無限小 無限小解析（英語版） アイザック・ニュートン 連続の法則（英語版） レオンハルト・オイラー 『流率法』 (流率（英語版）) 『方法（英語版）』
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