]> www.ginac.de Git - ginac.git/blobdiff - doc/tutorial/ginac.texi
Happy New Year!
[ginac.git] / doc / tutorial / ginac.texi
index 1ba42151e86a39898c9c2dbef89cc4268c1d5a3f..40fa562493db280cce75c18d1f6afc4c3ccfec47 100644 (file)
@@ -24,7 +24,7 @@
 This is a tutorial that documents GiNaC @value{VERSION}, an open
 framework for symbolic computation within the C++ programming language.
 
-Copyright (C) 1999-2020 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+Copyright (C) 1999-2021 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
 
 Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
 this manual provided the copyright notice and this permission notice
@@ -52,7 +52,7 @@ notice identical to this one.
 
 @page
 @vskip 0pt plus 1filll
-Copyright @copyright{} 1999-2020 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
+Copyright @copyright{} 1999-2021 Johannes Gutenberg University Mainz, Germany
 @sp 2
 Permission is granted to make and distribute verbatim copies of
 this manual provided the copyright notice and this permission notice
@@ -135,7 +135,7 @@ the near future.
 
 @section License
 The GiNaC framework for symbolic computation within the C++ programming
-language is Copyright @copyright{} 1999-2020 Johannes Gutenberg
+language is Copyright @copyright{} 1999-2021 Johannes Gutenberg
 University Mainz, Germany.
 
 This program is free software; you can redistribute it and/or
@@ -3826,6 +3826,7 @@ avoided.
 * Symmetrization::
 * Built-in functions::              List of predefined mathematical functions.
 * Multiple polylogarithms::
+* Iterated integrals::
 * Complex expressions::
 * Solving linear systems of equations::
 * Input/output::                    Input and output of expressions.
@@ -4854,7 +4855,7 @@ presented this would be impractical.
 One solution to this dilemma is the @dfn{Visitor} design pattern,
 which is implemented in GiNaC (actually, Robert Martin's Acyclic Visitor
 variation, described in detail in
-@uref{http://objectmentor.com/publications/acv.pdf}). Instead of adding
+@uref{https://condor.depaul.edu/dmumaugh/OOT/Design-Principles/acv.pdf}). Instead of adding
 virtual functions to the class hierarchy to implement operations, GiNaC
 provides a single "bouncing" method @code{accept()} that takes an instance
 of a special @code{visitor} class and redirects execution to the one
@@ -5873,6 +5874,12 @@ GiNaC contains the following predefined mathematical functions:
 @cindex @code{zeta()}
 @item @code{zetaderiv(n, x)}
 @tab derivatives of Riemann's zeta function
+@item @code{iterated_integral(a, y)}
+@tab iterated integral
+@cindex @code{iterated_integral()}
+@item @code{iterated_integral(a, y, N)}
+@tab iterated integral with explicit truncation parameter
+@cindex @code{iterated_integral()}
 @item @code{tgamma(x)}
 @tab gamma function
 @cindex @code{tgamma()}
@@ -5888,6 +5895,12 @@ GiNaC contains the following predefined mathematical functions:
 @cindex @code{psi()}
 @item @code{psi(n, x)}
 @tab derivatives of psi function (polygamma functions)
+@item @code{EllipticK(x)}
+@tab complete elliptic integral of the first kind
+@cindex @code{EllipticK()}
+@item @code{EllipticE(x)}
+@tab complete elliptic integral of the second kind
+@cindex @code{EllipticE()}
 @item @code{factorial(n)}
 @tab factorial function @math{n!}
 @cindex @code{factorial()}
@@ -5968,7 +5981,7 @@ GiNaC uses the opposite order: firstly expands the function and then its
 argument. Of course, a user can fine-tune this behavior by sequential
 calls of several @code{expand()} methods with desired flags.
 
-@node Multiple polylogarithms, Complex expressions, Built-in functions, Methods and functions
+@node Multiple polylogarithms, Iterated integrals, Built-in functions, Methods and functions
 @c    node-name, next, previous, up
 @subsection Multiple polylogarithms
 
@@ -6151,7 +6164,71 @@ J.Borwein, D.Bradley, D.Broadhurst, P.Lisonek, Trans.Amer.Math.Soc. 353/3 (2001)
 @cite{Numerical Evaluation of Multiple Polylogarithms}, 
 J.Vollinga, S.Weinzierl, hep-ph/0410259
 
-@node Complex expressions, Solving linear systems of equations, Multiple polylogarithms, Methods and functions
+@node Iterated integrals, Complex expressions, Multiple polylogarithms, Methods and functions
+@c    node-name, next, previous, up
+@subsection Iterated integrals
+
+Multiple polylogarithms are a particular example of iterated integrals.
+An iterated integral is defined by the function @code{iterated_integral(a,y)}.
+The variable @code{y} gives the upper integration limit for the outermost integration, by convention the lower integration limit is always set to zero.
+The variable @code{a} must be a GiNaC @code{lst} containing sub-classes of @code{integration_kernel} as elements.
+The depth of the iterated integral corresponds to the number of elements of @code{a}.
+The available integrands for iterated integrals are
+(for a more detailed description the user is referred to the publications listed at the end of this section)
+@cartouche
+@multitable @columnfractions .40 .60
+@item @strong{Class} @tab @strong{Description}
+@item @code{integration_kernel()}
+@tab Base class, represents the one-form @math{dy}
+@cindex @code{integration_kernel()}
+@item @code{basic_log_kernel()}
+@tab Logarithmic one-form @math{dy/y}
+@cindex @code{basic_log_kernel()}
+@item @code{multiple_polylog_kernel(z_j)}
+@tab The one-form @math{dy/(y-z_j)}
+@cindex @code{multiple_polylog_kernel()}
+@item @code{ELi_kernel(n, m, x, y)}
+@tab The one form @math{ELi_{n;m}(x;y;q) dq/q}
+@cindex @code{ELi_kernel()}
+@item @code{Ebar_kernel(n, m, x, y)}
+@tab The one form @math{\overline{E}_{n;m}(x;y;q) dq/q}
+@cindex @code{Ebar_kernel()}
+@item @code{Kronecker_dtau_kernel(k, z_j, K, C_k)}
+@tab The one form @math{C_k K (k-1)/(2 \pi i)^k g^{(k)}(z_j,K \tau) dq/q}
+@cindex @code{Kronecker_dtau_kernel()}
+@item @code{Kronecker_dz_kernel(k, z_j, tau, K, C_k)}
+@tab The one form @math{C_k (2 \pi i)^{2-k} g^{(k-1)}(z-z_j,K \tau) dz}
+@cindex @code{Kronecker_dz_kernel()}
+@item @code{Eisenstein_kernel(k, N, a, b, K, C_k)}
+@tab The one form @math{C_k E_{k,N,a,b,K}(\tau) dq/q}
+@cindex @code{Eisenstein_kernel()}
+@item @code{Eisenstein_h_kernel(k, N, r, s, C_k)}
+@tab The one form @math{C_k h_{k,N,r,s}(\tau) dq/q}
+@cindex @code{Eisenstein_h_kernel()}
+@item @code{modular_form_kernel(k, P, C_k)}
+@tab The one form @math{C_k P dq/q}
+@cindex @code{modular_form_kernel()}
+@item @code{user_defined_kernel(f, y)}
+@tab The one form @math{f(y) dy}
+@cindex @code{user_defined_kernel()}
+@end multitable
+@end cartouche
+All parameters are assumed to be such that all integration kernels have a convergent Laurent expansion
+around zero with at most a simple pole at zero.
+The iterated integral may also be called with an optional third parameter
+@code{iterated_integral(a,y,N_trunc)}, in which case the numerical evaluation will truncate the series
+expansion at order @code{N_trunc}.
+
+The classes @code{Eisenstein_kernel()}, @code{Eisenstein_h_kernel()} and @code{modular_form_kernel()}
+provide a method @code{q_expansion_modular_form(q, order)}, which can used to obtain the q-expansion
+of @math{E_{k,N,a,b,K}(\tau)}, @math{h_{k,N,r,s}(\tau)} or @math{P} to the specified order.
+
+Useful publications:
+
+@cite{Numerical evaluation of iterated integrals related to elliptic Feynman integrals}, 
+M.Walden, S.Weinzierl, arXiv:2010.05271
+
+@node Complex expressions, Solving linear systems of equations, Iterated integrals, Methods and functions
 @c    node-name, next, previous, up
 @section Complex expressions
 @c
@@ -8586,9 +8663,9 @@ inserted.  But it may be useful to remember that this is not what
 happens.  Knowing this will enable you to write much more efficient
 code.  If you still have an uncertain feeling with copy-on-write
 semantics, we recommend you have a look at the
-@uref{http://www.parashift.com/c++-faq-lite/, C++-FAQ lite} by
-Marshall Cline.  Chapter 16 covers this issue and presents an
-implementation which is pretty close to the one in GiNaC.
+@uref{https://isocpp.org/faq, C++-FAQ's} chapter on memory management.
+It covers this issue and presents an implementation which is pretty
+close to the one in GiNaC.
 
 
 @node Internal representation of products and sums, Package tools, Expressions are reference counted, Internal structures