Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Σχετικά έγγραφα
Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Μαθηματικά. Ενότητα 9: Όριο Συνάρτησης στο Διηνεκές. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Μαθηματικά. Ενότητα 3: Εξισώσεις και Ανισώσεις 1 ου βαθμού. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Η/Υ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 13: Ακτίνα Σύγκλισης, Αριθμητική Ολοκλήρωση, Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Ιστορία της μετάφρασης

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 1 η : Εισαγωγή στα Λογιστικά Φύλλα με το MS Excel. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

Μικροβιολογία & Υγιεινή Τροφίμων

Οργανωσιακή Συμπεριφορά Ενότητα 1: Η έννοια της οργάνωσης και διοίκησης

3 η ΕΝΟΤΗΤΑ Συναρτήσεις στο MATLAB

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 14: Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες, Ολοκλήρωση Ρητών Συναρτήσεων Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 3 η : Επεξεργασία Κελιών Γραμμών & Στηλών. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

Μαθηματικά. Ενότητα 7: Μη Πεπερασμένα Όρια. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II

Μαθηματικά. Ενότητα 6: Ασκήσεις Ορίων Συνάρτησης. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Στατιστική. 6 ο Μάθημα: Διαστήματα Εμπιστοσύνης και Έλεγχοι Υποθέσεων. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Οικονομικά Μαθηματικά

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

9 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

Στατιστική. 5 ο Μάθημα: Βασικές Έννοιες Εκτιμητικής. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Μαθηματικά Ενότητα 11: Θεώρημα Μέσης Τιμής Μονοτονία Συνάρτησης

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Διαφωτισμός και διαμόρφωση των πολιτικών ιδεολογιών στην Ελλάδα

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Μεταγλωττιστές. Ενότητα 3: Τυπικές γλώσσες (Μέρος 2 ο ) Αγγελική Σγώρα Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Υδραυλικά & Πνευματικά ΣΑΕ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Λογισμός ΙΙ. Χρήστος Θ. Αναστασίου Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Οργανωσιακή Συμπεριφορά Ενότητα 10: Διαδικασίες για τη λήψη αποφάσεων στην οργάνωση

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Οικονομικά Μαθηματικά Ενότητα 11: Δείκτης Κερδοφορίας

Πληροφοριακά Συστήματα & Περιβάλλον Ασκήσεις

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΗΜΑΤΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Μοντελοποίηση Λογικών Κυκλωμάτων

Οικονομετρία. Εξειδίκευση του υποδείγματος. Μορφή της συνάρτησης: Πολυωνυμική, αντίστροφη και αλληλεπίδραση μεταβλητών

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 16: Ολοκλήρωση Τριγωνομετρικών Συναρτήσεων, Γενικευμένα Ολοκληρώματα Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Οικονομετρία. Πολλαπλή Παλινδρόμηση. Στατιστικός έλεγχος γραμμικού συνδυασμού συντελεστών. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

Σχολή Εφαρµοσµένων Μαθηµατικών και Φυσικών Επιστηµών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Στοχαστικές Ανελίξεις. Ασκήσεις Κεφαλαίου 2. Κοκολάκης Γεώργιος

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Η/Υ

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία

Στατιστική Επιχειρήσεων

ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ. Ενότητα 11: Λογική πρώτης τάξης. Ρεφανίδης Ιωάννης Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής

Διαδικαστικός Προγραμματισμός

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Οικονομικά Μαθηματικά

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Εργαστήριο Χημείας Ενώσεων Συναρμογής

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 1

τατιςτική ςτην Εκπαίδευςη II

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

Transcript:

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις Ενότητα: Ολοκληρώματα Lommel Όνομα Καθηγήτριας: Χρυσή Κοκολογιαννάκη Τμήμα: Μαθηματικών

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Πατρών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Ενότητα 7 1 Ολοκληρώµατα Lommel Πρόταση 1.1: Να δειχθεί ότι ισχύει : (β 2 α 2 ) όπου α, β σταθερές και α β. zj ν (αz)j ν (βz) = γ [ αj ν(αγ)j ν (βγ) βj ν(βγ)j ν (αγ) ], ν > 1 (1.1) Απόδειξη. Θεωρούµε τις δ.ε. Bessel z 2 u (z) + zu (z) + (α 2 z 2 ν 2 )u(z) = (1.2) z 2 v (z) + zv (z) + (β 2 z 2 ν 2 )v(z) =, (1.3) οι οποίες έχουν αντίστοιχα λύσεις τις συναρτήσεις : u(z) = J ν (αz) και v(z) = J ν (βz). Πολλαπλασιάζουµε την (1.2) µε v(z), την (1.3) µε u(z), οπότε : z 2 u (z)v(z) + zu (z)v(z) + (α 2 z 2 ν 2 )u(z)v(z) = z 2 v (z)u(z) + zv (z)u(z) + (β 2 z 2 ν 2 )v(z)u(z) = και αφαιρούµε κατά µέλη : z 2[ u (z)v(z) v (z)u(z) ] + z [ u (z)v(z) u(z)v (z) ] + (α 2 β 2 )z 2 u(z)v(z) = = z d { z [ u (z)v(z) u(z)v (z) ]} = (β 2 α 2 )zu(z)v(z). Ολοκληρώνουµε την προκύπτουσα ως προς z από έως γ, οπότε : (β 2 α 2 ) zu(z)v(z) = z [ u (z)v(z) u(z)v (z) ] γ z=. (1.4) Θέτουµε όπου u(z) = J ν (αz), u (z) = αj ν(αz) και v(z) = J ν (βz), v (z) = βj ν(βz), οπότε η ισότητα (1.4) µας δίνει : (β 2 α 2 ) η οποία είναι η αποδεικτέα. Πρόταση 1.2: Να δειχθεί ότι ισχύει : zj ν (αz)j ν (βz) = γ [ αj ν(αγ)j ν (βγ) βj ν(βγ)j ν (αγ) ], 2α 2 zjν 2 (αz) = γ 2 α 2( J ν(αγ) ) 2 + (α 2 γ 2 ν 2 )Jν 2 (αγ), ν > 1 (1.5) όπου α σταθερά. 56

Απόδειξη. Θεωρούµε τη δ.ε. (1.2) η οποία έχει λύση την u(z) = J ν (αz). Πολλαπλασιάζουµε την (1.2) µε 2u (z), οπότε προκύπτει : 2z 2 u (z)u (z) + 2z ( u (z) ) 2 + 2(α 2 z 2 ν 2 )u(z)u (z) =. Προσθέτουµε και αφαιρούµε τον όρο 2α 2 zu 2 (z), οπότε : 2z 2 u (z)u (z) + 2z ( u (z) ) 2 + 2(α 2 z 2 ν 2 )u(z)u (z) + 2α 2 zu 2 (z) 2α 2 zu 2 (z) = d [ ( z 2 u (z) ) 2] d [ + (α 2 z 2 ν 2) u 2 (z) ] 2α 2 zu 2 (z) = d { ( z 2 u (z) ) 2 + (α 2 z 2 ν 2) u 2 (z) } = 2α 2 zu 2 (z). Ολοκληρώνοντας την τελευταία ισότητα ως προς z από έως γ, έχουµε : 2α 2 zu 2 (z) = [ z 2( u (z) ) 2 + (α 2 z 2 ν 2) u 2 (z) ] γ z=. (1.6) Λαµβάνοντας υπ όψιν µας ότι : u(z) = J ν (αz) και u (z) = αj ν(αz), η (1.6) γίνεται : 2α 2 zjν 2 (αz) = γ 2 α 2( J ν(αγ) ) 2 + (α 2 γ 2 ν 2 )Jν 2 (αγ), η οποία είναι η αποδεικτέα. Σηµείωση 1.1: Την προϋπόθεση ν > 1 στα ολοκληρώµατα Lommel, την ϑεωρού- µε για τη σύγκλιση των δυναµοσειρών, που υπάρχουν στο δεξί µέλος των (1.1) και (1.5). Παρατήρηση 1.1: Ισχύουν αντίστοιχα ολοκληρώµατα Lommel για τις τροποποιη- µένες συναρτήσεις Bessel και αποδεικνύονται οµοίως, λαµβάνοντας υπ όψιν µας την τροποποιηµένη δ.ε. Bessel. Ασκηση Να δειχθεί ότι ισχύει : 1. (α 2 β 2 ) xi n (αx)i n (βx) = γ [ βi n(βγ)i n (αγ) αi n (βγ)i n(αγ) ], 2. 2α 2 xin(αx) 2 = (α 2 γ 2 + n 2 )In(αγ) 2 α 2 γ 2( I n(αγ) ) 2, όπου n > 1 και α β. 57

Λύση : 1. Θεωρούµε τις δ.ε. Bessel x 2 u (x) + xu (x) (α 2 x 2 + n 2 )u(x) = (1.7) x 2 v (x) + xv (x) (β 2 x 2 + n 2 )v(x) =, (1.8) οι οποίες έχουν αντίστοιχα λύσεις τις συναρτήσεις : u(x) = I n (αx) και v(x) = I n (βx). Πολλαπλασιάζουµε την (1.7) µε v(x), την (1.8) µε u(x), οπότε : x 2 u (x)v(x) + xu (x)v(x) (α 2 x 2 + n 2 )u(x)v(x) = x 2 v (x)u(x) + xv (x)u(x) (β 2 x 2 + n 2 )v(x)u(x) = και αφαιρούµε κατά µέλη : x 2[ u (x)v(x) v (x)u(x) ] + x [ u (x)v(x) u(x)v (x) ] (α 2 β 2 )x 2 u(x)v(x) = = x d { x [ u (x)v(x) u(x)v (x) ]} = (α 2 β 2 )xu(x)v(x). Ολοκληρώνουµε την προκύπτουσα ως προς x από έως γ, οπότε : (α 2 β 2 ) xu(x)v(x) = x [ u (x)v(x) u(x)v (x) ] γ x=. (1.9) Θέτουµε όπου u(x) = I n (αx), u (x) = αi n(αx) και v(x) = I n (βx), v (x) = βi n(βx), οπότε η ισότητα (1.9) µας δίνει : (α 2 β 2 ) xi n (αx)i n (βx) = γ [ βi n(βγ)i n (αγ) αi n (βγ)i n(αγ) ]. 2. Θεωρούµε τη δ.ε. (1.7) η οποία έχει λύση την u(x) = I n (αx). Πολλαπλασιάζουµε την (1.7) µε 2u (x), οπότε προκύπτει : 2x 2 u (x)u (x) + 2xu (x)u (x) 2(α 2 x 2 + n 2 )u(x)u (x) =. Προσθέτουµε και αφαιρούµε τον όρο 2α 2 xu 2 (x), οπότε : 2x 2 u (x)u (x) + 2x ( u (x) ) 2 2(α 2 x 2 + n 2 )u(z)u (z) + 2α 2 xu 2 (x) 2α 2 xu 2 (x) = d [ ( x 2 u (x) ) 2] d [ (α 2 x 2 + n 2) u 2 (x) ] + 2α 2 xu 2 (x) = d { (α 2 x 2 + n 2) u 2 (x) x 2( u (x) ) 2 } = 2α 2 xu 2 (x). Ολοκληρώνοντας την τελευταία ισότητα ως προς x από έως γ, έχουµε : 2α 2 xu 2 (x) = [ (α 2 x 2 + n 2) u 2 (x) x 2( u (x) ) 2 ] γ x=. (1.1) Λαµβάνοντας υπ όψιν µας ότι : u(x) = I n (αx) και u (x) = αi n(αx), η (1.1) γίνεται : 2α 2 xin(αx) 2 = (α 2 γ 2 + n 2 )In(αγ) 2 α 2 γ 2( I n(αγ) ) 2. 58

Βιβλιογραφία Μασσαλάς Χ. (21) Ειδικές Συναρτήσεις, Cutenberg. Σιαφαρίκας Π. (29) Ειδικές Συναρτήσεις, Εκδόσεις Πανεπιστηµίου Πατρών. Hochstadt H. (1986) The function of Mathematical Physics, Dover Publications, Inc. N.Y.. Lebedev N.N. (1972) Special functions and their Applications, Dover Publications. Luke Y. L. (1969) The special functions and their Approximations-Volume I, Academic Press. Watson G. N. (1966) A treatise on the theory of Bessel functions, Cambridge University Press. 59