勒让德(legendre)多项式及其性质
一. 勒让德多项式
勒让德多项式是由勒让德方程的通解推导出来的,所以我们首先引入勒让德方程,以及勒让德方程的幂级数解,勒让德方程的表达式如下: 其中
为非负实数 (1.1)
它的幂级数解如下:
(1.2)
干2019快速 localhost其中:
(1.3)
(1.4)
不为整数时,这两个级数的收敛半径为1,在(1.3)式和(1.4)式中,
与
可以任意取值,它们起着任意常数的作用,显然,在区间(-1,1)内
电麻机
和
都是方程(1.1)的解,所以(1.2)是(1.1)的通解。
上面(1.3)和(1.4)幂级数当
时级数收敛,此外级数是发散的。并且,我们发现,当
取非负整数时,
和
中有一个便退化为
次多项式,它就是方程(1.1)在闭区间[-1,1]上的有界解。此时,适当的选定这个多项式的最高次幂系数 ,所得的多项式称为
阶勒让德多项式或第一类勒让德函数,记作
,下面我们来推导勒让德多项式
的表达式。
1 当
为正偶数时
退化为
次多项式。为求得
的表达式,在
中我们通过
来表示其它各项的系数。为此,将系数递推关系式改写成下列形式:
(1.5)
在(1.5)式中取
,得:
(1.6)
习惯上取
为
(1.7)
于是有:
(1.8)
在(1.5)式中取
,并利用
2012北京高考理综之值得:
(1.9)
一般地,我们有
(
) (1.10)
我们将这些系数带入(1.3)中,并把此时的
记作
,可得:
(1.11)
这就是当
为正偶数时勒让德多项式。
2 当
为正奇数时
退化为
次多项式,我们把
记作
,同理可得:
(1.12)
把(1.11)和(1.12)写成统一的形式,得
(1.13)
其中
南怀仁
表示
的整数部分
由上述讨论可知,当
p2pcache为非负整数时,
东海小哨兵和
中有一个是
阶勒让德多项式,而另一个是无穷级数,记作
,称为第二类勒让德函数,此时方程(1.1)通解为:
(1.14)
特别当
时,由(1.11)和(1.12)式得: