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文档简介
1、第三:特殊函数,第二章Legendre多项式,主要内容:Legendre多项式(轴对称问题)和特性Legendre函数(旋转对称问题)球面函数(一般问题),分离变量方法一章中,我们已经知道拉普拉斯方程,从球面坐标系中分离变量后,Euler常微分方程21 Legendre多项式,Legendre方程式的解决方案Legendre多项式Legendre多项式的性质,套用父函数和递回公式Legendre多项式,1Legendre多项式也称为legend函数的第一类,第二,Legendre多项式,(1,以前的Legendre多项式3360,Legendre多项式的图形可通过计算机模拟(例如MATLAB模
2、拟)获得,2,Legendre多项式3,Legendre多项式的积分表示基于Cauchy积分公式的上阶导数,使用正方向积分,可以很容易地证明微分表示为回路积分形式,即平面周围和正方向。这是Legendre多项式的schlie积分表达式、点的闭合环、拉普拉斯积分、22 legend多项式的特性、奇偶性:Legendre多项式的定义,其替换很容易,也很容易得到。也就是说,偶数时的Legendre多项式,偶数时的奇数函数,样式驱动符号,因此,第一,Legendre多项式的正交关系,这两个表达式称为正交性。自变量,微分形式:模式:第二,勒让德多项式的模式:3,广义傅立叶级数是基本函数族,如上分析所示,
3、(,可以用作广义傅立叶级数的基础)。函数在宗地、上方或宗地、中定义,或,)是直角且完整的。其中系数:或、使用示例1: Legendre多项式作为基本函数族,将函数从区间(-1,1)扩展到广义傅立叶展开。,其他解决方案:扩展:示例2,从Legendre多项式,区间(-1,1)到基本函数族的广义傅立叶扩展。4,4,求解方程:极轴,将镜像轴选择为球坐标,示例3,球,内部,求解,u=0,满足边界条件,求解:m=0常规求解:有限值,常规求解,选择“向心”、“z轴到极轴”、“z轴到对称轴”或“不相关”。Z,X,Y,O,固定解疑难解答扩展到整个球面区域,x=0满足第二类边界条件,关于Z轴对称。因此,边界条件
4、必须偶数扩展。或,典型的解释是:球体的内部:代替边界条件:扩展,广义傅立叶级数。可以导出:比较系数:示例5,在均匀电场中均匀介质球(原来没有电荷),场强,球体半径为,介电常数为,试着释放介质球体内外的场强。解法:在向心下,选取极、极、平行。也就是说,z轴是对称轴,介质球体的极化在球体上生成边界电荷。的线是z轴。没关系。场强,在球体上不连续。在球面上没有意义。因此,球的内部和外部电位必须由凝聚力条件连接。1,球电位设定:满足:2,球电位设定:满足:比较系数:3,收敛条件:电位在球面上连续。电位差矢量,球面上连续的垂直分量,4,求解方程:代替连接条件,比较系数:解释:其中,与零电势的选择相关。5,
5、追求场强:球体的场强:如您所见,球体的场强也是沿原始方向的均匀电场。电场强度减弱而已。一般球内的极化强度:是常数,因此球的极化是均匀的。球形场强:均匀电场。5,母函数,1,定义:将正电荷放在单位球体的北极,寻找球体内外的任意点,解决方案:以向心为极点,以z轴为极轴。球内外的电势是关于z轴对称的。满足球体内部和外部电位:(手动字段),无关。的前缀。x,y,z,通过解决方案如下所示:如果选择球体中的任意点,则m点的前缀为:到电荷的距离是d,其中:的父函数。,在任意点上:对于半径为r的球体,母舰数为:2,应用,在点的正电荷上放置接地的导体球。球体的半径为a,向心和电荷的距离解决了静电场。电场,解决方案:向心o为极,极轴通过点电荷,电位满足:(被动场),无关。通过分析为:没有导体球时:随机点位移为。导体的存在导致导体球体上发生静电感应电荷,由此产生的电位变化,对于给定的解决方案问题,引入,替代边界:父函数:比较系数:其中:根据父函数的定义:物理意义:特定点电荷,电场的静电电位位置位于极轴上,与球体中心的距离为.因为,所以,点电荷在球里。结论:导体球外的静电场似乎具有点电荷,原来是点电荷的电图像。球体
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