حساب کاربری
​
زمان تقریبی مطالعه: 4 دقیقه
لینک کوتاه

تابع بسل-کلیفورد

در تجزیه و تحلیل ریاضی، تابع بِسِل-کلیفورد، که به نام فریدریش بسل و ویلیام کینگدون کلیفورد نامگذاری شده‌است، یک تابع کل از دو متغیر مختلط است می‌تواند برای نظریه توابع بسل مورد استفاده قرار بگیرد. اگر

π ( x ) = 1 Π ( x ) = 1 Γ ( x + 1 )

π ( x ) = 1 Π ( x ) = 1 Γ ( x + 1 )

یک تابع کل باشد که با استفاده از تابع گاما متقابل تعریف می‌شود، آنگاه تابع بِسِل-کلیفورد توسط سری پایین تعریف می‌شود:

C n ( z ) = ∑ k = 0 ∞ π ( k + n ) z k k !

نسبت عبارات پشت سر هم z / k ( n + k )

است، که برای مقادیر n
و z
با افزایش k
به سمت صفر میل می‌کند. با استناد به آزمون نسبت، می‌توان نتیجه گرفت که این سری به‌طور مطلق برای تمام مقادیر n
و z
و به‌طور یکنواخت برای تمام مقادیر محدود | z |
همگراست و ازین رو تابع بِسِل-کلیفورد یک تابع کامل از دو متغیر n
و z
است.

فهرست

  • ۱ معادله دیفرانسیل تابع بسل-کلیفورد
  • ۲ ارتباط با توابع بسل
  • ۳ رابطه بازگشتی
  • ۴ تابع مولد
  • ۵ منابع

معادله دیفرانسیل تابع بسل-کلیفورد

با مشتق گرفتن از تابع C n ( x )

نسبت به x
به این نتیجه می‌رسیم که معادله خطی درجه دوم و همگن برای این تابع صدق می‌کند به این معنی که:

x y ″ + ( n + 1 ) y ′ = y .

این تابع، نوع تعمیم‌یافته فوق‌هندسی است و تابع بِسِل-کلیفورد در واقعی ضریبی از تابع فوق‌هندسی پوشهامر-بارنِس است، به عبارت دیگر:

C n ( z ) = π ( n )   0 F 1 ( ; n + 1 ; z ) .
C n ( z ) = π ( n )   0 F 1 ( ; n + 1 ; z ) .

ارتباط با توابع بسل

تابع بسل از نوع اول را می‌توان با استفاده از تابع بسل-کلیفورد به شکل زیر تعریف کرد:

J n ( z ) = ( z 2 ) n C n ( − z 2 4 ) ;

زمانی که n

یک عدد صحیح نیست، می‌توانیم از این معادله نتیجه بگیریم که تابع بسل، تابع کامل است. به‌طور مشابه، تابع اصلاح شده بسل از نوع اول می‌تواند به صورت زیر تعریف شود

I n ( z ) = ( z 2 ) n C n ( z 2 4 ) .
I n ( z ) = ( z 2 ) n C n ( z 2 4 ) .

البته این روش می‌تواند معکوس شود، به گونه ای که ما می‌توانیم تابع بسل-کلیفورد را با استفاده از تابع اصلاح شده بسل تعریف کنیم

C n ( z ) = z − n / 2 I n ( 2 z ) ;

پس از آن باید نشان داده شود که C

تابع کامل است.

رابطه بازگشتی

می‌توان با استفاده از مشتق گرفتن از حساب تابع بسل-کلیفورد نشان داد که:

d d x C n ( x ) = C n + 1 ( x ) .

و از این طریق معدله دیفرانسیل تابع را به شکل پایین بازنویسی کرد:

x C n + 2 ( x ) + ( n + 1 ) C n + 1 ( x ) = C n ( x ) ,

با استفاده از این معادله می‌توان به یک رابطه بازگشتی برای تابع بسل-کلیفورد دست یافت:

C n + 1 ( x ) C n ( x ) = 1 n + 1 + x n + 2 + x n + 3 + x ⋱ .

می‌توان نشان داد که این عبارت برای تمام حالات همگراست.

تابع مولد

اگر ما سری‌های همگرای exp ⁡ ( t )

و exp ⁡ ( z / t )
را در هم ضرب کنیم، exp ⁡ ( t + z / t )
یک سری مطلقاً همگرا خواهد بود. اگر این سری را بسط بدهیم به معادله پایین می‌رسیم.

exp ⁡ ( t + z t ) = ∑ n = − ∞ ∞ t n C n ( z ) .
exp ⁡ ( t + z t ) = ∑ n = − ∞ ∞ t n C n ( z ) .

از تابع مولد می‌توان برای بدست آوردن فرمول‌های دیگر استفاده کرد، به ویژه ما می‌توانیم از فرمول انتگرالی کوشی استفاده کنیم و C n

را برای برای عدد صحیح n
بدست بیاوریم:

C n ( z ) = 1 2 π i ∮ C exp ⁡ ( t + z / t ) t n + 1 d t = 1 2 π ∫ 0 2 π exp ⁡ ( z exp ⁡ ( − i θ ) + exp ⁡ ( i θ ) − n i θ ) d θ .

منابع

  1. ↑ Hobson, E. W. (1893). "On Bessel's Functions, and Relations connecting them with Hyper-Spherical and Spherical Harmonics". Proceedings of the London Mathematical Society (به انگلیسی). s1-25 (1): 49–75. doi:10.1112/plms/s1-25.1.49. ISSN 1460-244X.
  2. ↑ Watson, G. N. (1995-08-25). A Treatise on the Theory of Bessel Functions (به انگلیسی). Cambridge University Press.
  3. ↑ Yaşar, Banu Yılmaz; Özarslan, Mehmet Ali (2016-04-02). "Unified Bessel, Modified Bessel, Spherical Bessel and Bessel-Clifford Functions". arXiv:1604.05163 [math].
  4. ↑ Greenhill, Sir George (1919-11-01). "LI. The Bassel-Clifford Function, and its applications". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 38 (227): 501–528. doi:10.1080/14786441108635980. ISSN 1941-5982.
  5. ↑ Mainardi, Francesco (2010). Fractional Calculus and Waves in Linear Viscoelasticity: An Introduction to Mathematical Models (به انگلیسی). World Scientific.
  6. ↑ Lian, Pan; Bao, Gejun; Bie, Hendrik De; Constales, Denis (2017-02-01). "The kernel of the generalized Clifford-Fourier transform and its generating function". Complex Variables and Elliptic Equations. 62 (2): 214–229. doi:10.1080/17476933.2016.1218851. ISSN 1747-6933.
آخرین نظرات
کلیه حقوق این تارنما متعلق به فرا دانشنامه ویکی بین است.