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文档简介

第九章特殊函数主要内容:

勒让德方程的解;贝塞尔方程和虚宗量贝塞尔方程的解1.勒让德方程球坐标系的拉普拉斯方程§9.1勒让德多项式l阶连带勒让德方程令

分离变量后得到常微分方程若所讨论的问题具有旋转轴对称性无关,则,即有l阶勒让德(legendre)方程

即定解问题的解与同样若记2.勒让德方程的解级数解在自然边界条件

有限值的条件下,勒让德方程的解式中

称为l阶勒让德多项式,也称第一类勒让德函数。可方便地得出前几个勒让德多项式:

齐次为奇函数偶次为偶函数x=-1:0.01:1;y1=legendre(1,x);y2=legendre(2,x);y3=legendre(3,x);y4=legendre(4,x);y5=legendre(5,x);y6=legendre(6,x);plot(x,y1(1,:),x,y2(1,:),x,y3(1,:),x,y4(1,:),x,y5(1,:),x,y6(1,:))title('Legendre')legend('P_1','P_2','P_3','P_4','P_5','P_6');Matlab程序3.本征值问题本征值本征函数4.勒让德多项式的性质①奇偶性②特殊点

②特殊点的项为常数项,即

③正交归一性不同阶的勒让德多项式在区间上满足n=l时

称为l阶勒让德多项式的模④勒让德多项式的微分表示和积分表示

勒让德多项式的罗德里格斯(Rodrigues)微分表示式。根据柯西积分公式的高阶导数,并取正方向积分有勒让德多项式的施列夫利积分表示式。5.广义傅里叶级数定理在区间[-1,1]上的任一连续函数可展开为以勒让德多项式为基的级数

其中系数

举例(广义傅氏级数展开)

例1将函数按勒让德多项式形式展开。【解】设显然有例2

将函数展开为勒让德多项式形式

【解】用直接展开法令

,则

我们知道可设

考虑到勒让德函数的奇偶性得出故

例3

以勒让德多项式为基,在[-1,1]区间上把展开为广义傅里叶级数.【解】既非奇函数,也非偶函数,设它表示为得由此得到6.勒让德多项式的生成函数(母函数)

勒让德多项式的生成函数(或母函数)

7.勒让德多项式的递推公式例1

求积分

【解】.

【解】法二.

例2

求

【解】

例3

求积分

【解】利用递推公式.

故有8.球坐标系中的定解问题

轴对称定解问题

例1.设有一内半径为a外半径为2a的均匀球壳,其内外表面的温度分布分别保持为零和u0,试求球壳的稳定温度分布定解问题:

a2a假设解为

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