松原振動数の和
松原振動数の和の表
以下の表に、
いくつかの簡単な有理関数g(z)での松原振動数の和をまとめる。

η = ±1 は統計的記号である。
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[1] 和は収束しないため、松原重み関数の選択が異なると結果は定数分だけ異なる。
[2] (1 ↔ 2)は、手前の項のインデックス1と2を置き換えたものを表す。
物理学での応用
グリーン関数との関連
時間領域
虚時間区間(0,β)で定義される関数G(τ)を考える。
これはフーリエ級数の観点で与えられる。

ここで振動数は 2π/β間隔の離散的な値のみとる。
振動数の選択は、関数G(τ)の境界条件に依存している。
物理学ではG(τ)はグリーン関数の虚時間表現を表す。

これはボソン場の周期的境界条件G(τ+β)=G(τ)を満たす。
一方フェルミオン場では、境界条件は反周期的G(τ + β) = −G(τ)である。
振動数領域でのグリーン関数G(iω)が与えられたとき、その虚時間表現G(τ)は松原振動数の和によって評価できる。
その和がボソン振動数かフェルミオン振動数のどちらでとるかに依存して、得られるG(τ)は異なる。
これらを区別するため、次を定義する。



ここでτは区間(0,β)に制限されていることに注意。
境界条件は区間の外にG(τ)を拡張するために用いることができる。
よく用いられる結果を以下の表にまとめる。
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演算子スイッチング効果
ここでは小さな虚時間が決定的な役割を果たす。
小さな虚時間の負号が変わると、演算子の順番が変わる
.\

自由エネルギー
ボソン

フェルミオン

付録: 分布関数の性質
分布関数
一般的表記
はボース分布関数(η = +1)かフェルミ分布関数(η = −1)のどちらかを表す。

必要であればボース分布関数とフェルミ分布関数を区別するために、それぞれ記号nBとnFを用いる

双曲線関数との関係
ボース分布関数は双曲線コタンジェント関数と次の関係にある。

フェルミ分布関数は双曲線タンジェント関数と次の関係にある。

パリティ
どちらの分布関数も決まったパリティを持っていない。

これは関数
を用いて次のようにも書ける。

しかしこれらの導関数は決まったパリティを持つ。
ボーズ・フェルミ変質
ボース分布関数とフェルミ分布関数は、フェルミオン振動数による変数のシフトの下で変質する。

しかしボソン振動数によるシフトでは違いは生じない。
微分
二次



a = 0の場合


a → 0の場合


b → 0の場合


関数cη
定義:

ボソンとフェルミオンでは:


双曲線関数との関係

は正の定関数であることは明らかである。
数値計算でのオーバーフローを避けるため、tanh関数やcoth関数が用いられる。


a = 0の場合


b = 0の場合


低温極限
a = 0において: 
b = 0において: 
一般的に、
