{"title":"Genz测试积分的显式解","authors":"Vesa Kaarnioja","doi":"10.1016/j.aml.2024.109444","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"<div><div>A collection of test integrals introduced by Genz (1984) has remained popular to this day for assessing the robustness of high-dimensional numerical integration algorithms. However, the explicit solutions to these integrals do not appear to be readily available in the existing literature: typically the true values of the test integrals are simply approximated using “overkill” numerical solutions. In this paper, analytic solutions are presented for the Genz test integrals <span><span><span><math><mrow><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>cos</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msup><mrow><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msup><mo>cos</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></mfrac><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mfrac><mrow><mo>sin</mo><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mfrac><mrow><mn>1</mn></mrow><mrow><msubsup><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msup></mrow></mfrac><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>arctan</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mo>arctan</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mi>d</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></msup><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi><mo>!</mo><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><munder><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>u</mi><mo>⊆</mo><mrow><mo>{</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><mo>…</mo><mo>,</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>}</mo></mrow></mrow></munder><mfrac><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>#</mi><mi>u</mi></mrow></msup></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><munder><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>∈</mo><mi>u</mi></mrow></munder><mi>i</mi></mrow></mfrac><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>−</mo><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msubsup><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msubsup><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mi>π</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mrow><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msup></mrow></mfrac><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mfrac><mrow><mi>erf</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>erf</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>−</mo><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mrow><mo>|</mo><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>|</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mfrac><mrow><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><mo>−</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></munderover><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msub></mrow></munderover><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>3</mn></mrow></msub><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msub><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></munderover><mrow><mo>(</mo><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mfrac><mrow><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mrow><mo>(</mo><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow></math></span></span></span> where <span><math><mrow><mi>d</mi><mo>∈</mo><msub><mrow><mi>Z</mi></mrow><mrow><mo>+</mo></mrow></msub></mrow></math></span>, <span><math><mrow><mn>0</mn><mo><</mo><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo><</mo><mn>1</mn></mrow></math></span>, and <span><math><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>∈</mo><msub><mrow><mi>R</mi></mrow><mrow><mo>+</mo></mrow></msub></mrow></math></span> for all <span><math><mrow><mi>i</mi><mo>∈</mo><mrow><mo>{</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>…</mo><mo>,</mo><mi>d</mi><mo>}</mo></mrow></mrow></math></span>.</div></div>","PeriodicalId":55497,"journal":{"name":"Applied Mathematics Letters","volume":"163 ","pages":"Article 109444"},"PeriodicalIF":2.9000,"publicationDate":"2024-12-26","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Explicit solutions of Genz test integrals\",\"authors\":\"Vesa Kaarnioja\",\"doi\":\"10.1016/j.aml.2024.109444\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"<div><div>A collection of test integrals introduced by Genz (1984) has remained popular to this day for assessing the robustness of high-dimensional numerical integration algorithms. However, the explicit solutions to these integrals do not appear to be readily available in the existing literature: typically the true values of the test integrals are simply approximated using “overkill” numerical solutions. In this paper, analytic solutions are presented for the Genz test integrals <span><span><span><math><mrow><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>cos</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msup><mrow><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msup><mo>cos</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></mfrac><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mfrac><mrow><mo>sin</mo><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mfrac><mrow><mn>1</mn></mrow><mrow><msubsup><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup><mo>+</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msup></mrow></mfrac><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>arctan</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mo>arctan</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mi>d</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></msup><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi><mo>!</mo><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><munder><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>u</mi><mo>⊆</mo><mrow><mo>{</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>,</mo><mo>…</mo><mo>,</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>}</mo></mrow></mrow></munder><mfrac><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>#</mi><mi>u</mi></mrow></msup></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><munder><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>∈</mo><mi>u</mi></mrow></munder><mi>i</mi></mrow></mfrac><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>−</mo><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msubsup><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msubsup><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mi>π</mi></mrow><mrow><mi>d</mi><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mrow><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msup></mrow></mfrac><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mfrac><mrow><mi>erf</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>erf</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>−</mo><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mrow><mo>|</mo><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>|</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mfrac><mrow><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><mo>−</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></munderover><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msub></mrow></munderover><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>⋯</mo><munderover><mrow><mo>∫</mo></mrow><mrow><mn>0</mn></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></munderover><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><munderover><mrow><mo>∑</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></msub><mo>⋯</mo><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>3</mn></mrow></msub><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></msub><mspace></mspace><mi>d</mi><msub><mrow><mi>x</mi></mrow><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mn>2</mn></mrow></munderover><mrow><mo>(</mo><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mfrac><mrow><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>3</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><mrow><mo>(</mo><mo>exp</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><munderover><mrow><mo>∏</mo></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>d</mi></mrow></munderover><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow></math></span></span></span> where <span><math><mrow><mi>d</mi><mo>∈</mo><msub><mrow><mi>Z</mi></mrow><mrow><mo>+</mo></mrow></msub></mrow></math></span>, <span><math><mrow><mn>0</mn><mo><</mo><msub><mrow><mi>w</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo><</mo><mn>1</mn></mrow></math></span>, and <span><math><mrow><msub><mrow><mi>c</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo>∈</mo><msub><mrow><mi>R</mi></mrow><mrow><mo>+</mo></mrow></msub></mrow></math></span> for all <span><math><mrow><mi>i</mi><mo>∈</mo><mrow><mo>{</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>…</mo><mo>,</mo><mi>d</mi><mo>}</mo></mrow></mrow></math></span>.</div></div>\",\"PeriodicalId\":55497,\"journal\":{\"name\":\"Applied Mathematics Letters\",\"volume\":\"163 \",\"pages\":\"Article 109444\"},\"PeriodicalIF\":2.9000,\"publicationDate\":\"2024-12-26\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Applied Mathematics Letters\",\"FirstCategoryId\":\"100\",\"ListUrlMain\":\"https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0893965924004646\",\"RegionNum\":2,\"RegionCategory\":\"数学\",\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"Q1\",\"JCRName\":\"MATHEMATICS, APPLIED\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Applied Mathematics Letters","FirstCategoryId":"100","ListUrlMain":"https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0893965924004646","RegionNum":2,"RegionCategory":"数学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q1","JCRName":"MATHEMATICS, APPLIED","Score":null,"Total":0}
A collection of test integrals introduced by Genz (1984) has remained popular to this day for assessing the robustness of high-dimensional numerical integration algorithms. However, the explicit solutions to these integrals do not appear to be readily available in the existing literature: typically the true values of the test integrals are simply approximated using “overkill” numerical solutions. In this paper, analytic solutions are presented for the Genz test integrals where , , and for all .
期刊介绍:
The purpose of Applied Mathematics Letters is to provide a means of rapid publication for important but brief applied mathematical papers. The brief descriptions of any work involving a novel application or utilization of mathematics, or a development in the methodology of applied mathematics is a potential contribution for this journal. This journal''s focus is on applied mathematics topics based on differential equations and linear algebra. Priority will be given to submissions that are likely to appeal to a wide audience.