Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Σχετικά έγγραφα
Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Τίτλος Μαθήματος: Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι

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

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

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

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

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

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

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

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

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 9: Κίνηση Σε Πολικές Συντεταγμένες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

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

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

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

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

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

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 19: Υπολογισμός Εμβαδού και Όγκου Από Περιστροφή (2 ο Μέρος) Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

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

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 5: Το Θεώρημα του Fubini. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Μαθηματικά. Ενότητα 13: Κυρτότητα Συνάρτησης Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

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

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

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 4. Ασκήσεις. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών Α.Π.Θ.

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

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 15: Η έννοια του κυματοπακέτου στην Kβαντομηχανική. Τερζής Ανδρέας Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Λογισμός 4 Ενότητα 12

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

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

Λογισμός 3. Ενότητα 18: Θεώρημα Πεπλεγμένων (Ειδική περίπτωση) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Οικονομικά Μαθηματικά

Οικονομικά Μαθηματικά Ενότητα 11: Δείκτης Κερδοφορίας

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

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

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 8: Εφαρμογές Σειρών Taylor. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές ΙΙ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 2: Θερμοδυναμικές συναρτήσεις. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

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

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 6 : Ιδιοτιµές & Ιδιοδιανύσµατα. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ- ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 27: Γενική μελέτη κβαντικών συστημάτων δύο και τριών διαστάσεων. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Διαφορικές Εξισώσεις.

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 6: Εφαρμογές του Fubini. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

Εισαγωγή στην Τοπολογία

ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΡΟΤΥΠΩΝ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Γραμμικές Συναρτήσεις Διάκρισης. ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Βλάμος Π. Αυλωνίτης Μ. ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

Εφαρμοσμένη Βελτιστοποίηση

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 21: Δέλτα πηγάδι δυναμικού. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

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

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Ενότητα 8: Συναρτησιακά καμπύλων οι οποίες υπόκεινται σε δεσμούς. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Κλασική Hλεκτροδυναμική

Μαθηματικά Και Στατιστική Στη Βιολογία

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Μαθηματικά Ενότητα 11: Θεώρημα Μέσης Τιμής Μονοτονία Συνάρτησης

Θεωρία Μέτρου και ολοκλήρωσης Ασκήσεις

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το Φασµατικό Θεώρηµα - Εισαγωγή. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 5: Χρήση μετασχηματισμού Laplace για επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων Μέθοδοι εντάσεων βρόχων και τάσεων κόμβων

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

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Μαθηματικά Και Στατιστική Στη Βιολογία

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

Μικροοικονομική Ανάλυση Ι

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ιδάσκων : Ε. Στεφανόπουλος 12 ιουνιου 2017

Ενότητα 5: Ακρότατα συναρτησιακών μιας συνάρτησης. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Ιστορία των Μαθηματικών

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 3 Ασκήσεις. Μιχάλης Μαριάς Τμήμα Α.Π.Θ.

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 1

Transcript:

Τίτλος Μαθήματος: Ειδικές Συναρτήσεις Ενότητα: Επίλυση διαφορικών εξισώσεων με τη βοήθεια των συναρτήσεων Bessel Όνομα Καθηγήτριας: Χρυσή Κοκολογιαννάκη Τμήμα: Μαθηματικών

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creaive 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 Δια Βίου Μάθηση» συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο από εθνικούς πόρους.

Ενότητα 6 9 ιαφορικές Εξισώσεις η λύση των οποίων δίνεται µε τη ϐοήθεια των συναρτήσεων Bessel Θεώρηµα 9.1: Η γενική λύση της δ.ε. z y z + 1 αzy z + {β γ z γ + α ν γ }yz = 0, 9.1 όπου α, β, γ, ν είναι σταθερές, είναι η µε A, B αυθαίρετες σταθερές. Απόδειξη. Θέτουµε yz = z α uz. αυτής : y z = αz α 1 uz + z α u z, yz = z α [AJ ν βz γ + BJ ν βz γ ], αν ν / Z 9. yz = z α [AJ n βz γ + BY n βz γ ], αν ν = n Z 9.3 y z = αα 1z α uz + αz α 1 u z + z α u z, Παίρνουµε την πρώτη δεύτερη παράγωγο αντίστοιχα, αντικαθιστούµε στη δοθείσα δ.ε., οπότε προκύπτει : = z [αα 1z α uz + αz α 1 u z + z α u z] + 1 αz[αz α 1 uz + z α u z]+ + {β γ z γ + α ν γ }z α uz = 0 z α+ u z + z α+1 u z + {β γ z α+γ ν γ z α }uz = 0 z u z + zu z + {β γ z γ ν γ }uz = 0 9. Θέτουµε βz γ = z γ = β z = 1/γ β 1/γ dz = 1 γ β u z = du dz = dũ d d dz = dũ 1 d γ γ, u z = d u dz = d 1 γ dũ 1 γ γ γ = d d 1 γ dũ 1 γ d + γβ1/γ 1 γ 1 γ 1 dũ d + γ = γ γ dũ d γ γ dũ d + γ γ d ũ d. γ d ũ d 1 γ d, γ 1 γ = 8

Αντικαθιστώντας στην 9.: { γ β γ γ d ũ β d γ + γ ν ũ = 0 γ dũ β d + γ γ d ũ d + γ dũ d + γ ν ũ = 0 γ dũ d } + 1 { γ β 1 γ β γ dũ d d ũ d + dũ d + ν ũ = 0. 9.5 Η γενική λύση της 9.5 είναι : Οπότε, η λύση της 9. είναι : ή ũ = AJ ν + BJ ν, αν ν / Z ũ = AJ n + BY n, αν ν = n Z. uz = AJ ν βz γ + BJ ν βz γ, αν ν / Z uz = AJ n βz γ + BY n βz γ, αν ν = n Z τελικά η γενική λύση της αρχικής δ.ε. 9.1 είναι : yz = z α [AJ ν βz γ + BJ ν βz γ ], αν ν / Z } ή yz = z α [AJ n βz γ + BY n βz γ ], αν ν = n Z. Ασκήσεις Ασκηση 1. Να λυθούν οι παρακάτω.ε. µε τη ϐοήθεια των συναρτήσεων Bessel: 1 y x + 3 x y x + yx = 0, xy x + yx = 0, 3 x y x + x 3 y x yx = 0, x y x xy x + x 5 yx = 0, 5 x 1/ y x + yx = 0, 6 xy x + n + 1y x + yx = 0, 7 y x + x + 1 yx = 0, y0 = 0, y α = x α, 8 x y x + xy x + x 9 yx = 0, 9 x y x xy x + x yx = 0, 10 x y x + x 3/ yx = 0, 11 x y x + 1 nxy x + x yx = 0, x 1 x y x + xy x + 9 1 yx = 0,

13 x y x + n x + 1 yx = 0, y0 = 0, y α = α. Λύση : Κάθε Σ..Ε. προσπαθούµε να τη ϕέρουµε στην µορφή 9.1. Ετσι : 1 Πολλαπλασιάζουµε µε x τη δοθείσα.ε., η οποία γίνεται : x y x + 3xy x + x yx = 0. Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = 3 a = 1, γ = γ = 1, β γ = β = a n γ = 0 n = 1. Συνεπώς, η γενική λύση της δοθείσας δίνεται από τη σχέση yx = x 1 [C 1 J 1 x + C Y 1 x]. Πολλαπλασιάζουµε µε x τη δοθείσα.ε., η οποία γίνεται : x y x + xyx = 0. Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = 0 a = 1, γ = 1 γ = 1, β γ = 1 β = a n γ = 0 n = 1. Συνεπώς, η γενική λύση της δοθείσας δίνεται από τη σχέση yx = x 1 [C1 J 1 x 1 + C Y 1 x 1 ]. 3 ιαιρούµε µε x τη δοθείσα.ε., η οποία γίνεται : x y x + xy x yx = 0. x Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = a = 1, γ = γ = 1, β γ = β = i a n γ = 0 n = 1. Συνεπώς, η γενική λύση της δοθείσας δίνεται από τη σχέση yx = x 1 [C1 J 1/ ix 1 + C J 1/ ix 1 ]. Οµως, I n x = i n J n ix, έτσι : J 1/ ix 1 = i 1/ I 1/ x 1 J 1/ ix 1 = i 1/ I 1/ x 1. Άρα, η γενική λύση της.ε. δίνεται από τη σχέση yx = x 1 [C1 i 1/ I 1/ x 1 + C i 1/ I 1/ x 1 yx = x 1 [AI1/ x 1 + BI 1/ x 1. Συγκρίνουµε τη δοθείσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 κι έχουµε : 1 a = 1 a = 1, γ = γ = 1, β γ = 1 β = 1 a n γ = 5 n = 3. Συνεπώς, η γενική της λύση δίνεται από τη σχέση yx = x[c 1 J 3/ x + C J 3/ x]. Οµως, γνωρίζουµε ότι 1 1 J 3/ x = πx x sin x cos x J 3/ x = πx x cos x + sin x. 50

Άρα, η γενική λύση της.ε. δίνεται από τη σχέση x 1 1 ] yx = [C 1 π x sin x cos x C x cos x + sin x. 5 Πολλαπλασιάζουµε µε x 3/ τη δοθείσα.ε., η οποία γίνεται : x y x+x 3/ yx = 0. Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = 0 a = 1, γ = 3 γ = 3, β γ = 1 β = 3 a n γ = 0 n = 3 / Z. Συνεπώς, η γενική λύση της δοθείσας δίνεται από τη σχέση yx = x 1 [C1 J /3 3 x 3 + C J /3 3 x 3 ]. 6 Πολλαπλασιάζουµε µε x τη δοθείσα.ε., η οποία γίνεται : x y x + n + 1xy x + xyx = 0. Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = n + 1 a = n, γ = 1 γ = 1, β γ = 1 β = a n γ = 0 n n = 0 n. Συνεπώς, η γενική λύση της δοθείσας δίνεται από τη σχέση yx = x n [C1 J n x 1 + C J n x 1 ] αν n / Z, yx = x n [C1 J n x 1 + C Y n x 1 ] αν n Z. 7 Πολλαπλασιάζουµε µε x τη δοθείσα.ε., η οποία γίνεται : x y x + x + 1 yx = 0, y0 = 0. Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = 0 a = 1, γ = γ =, β γ = 1 β = 1 a n γ = 1 n = 0. Συνεπώς, yx = x[c 1 J 0 1 x + C Y 0 1 x ]. Επειδή y0 = 0 Y n 0 απειρίζεται, άρα η Y 0 0, ϑα πρέπει C = 0. Εποµένως, 1 yx = C 1 xj0 x. Επίσης, y x = C 1 1 x 1/ J 0 x + C 1 x 1 xj 0 x = y x = C 1 1 x 1/ J 0 x 1 + C 1 x 3/ J 0 x, όµως y α = α, οπότε C 1 α α = α 1/ J 0 + C1 α 3/ J 0α C 1 α = J α 0 + C1 α J 0α α C 1 = J α 0 α J 0 α. Τελικά : yx = J 0 α α x α J 0 α x J 0. 51

8 Συγκρίνουµε τη δοθείσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 κι έχουµε : 1 a = 1 a = 0, γ = γ = 1, β γ = 1 β = 1 a n γ = 9 n = 3. Συνεπώς, η γενική της λύση δίνεται από τη σχέση yx = C 1 J 3/ x + C J 3/ x. Οµως, γνωρίζουµε ότι 1 1 J 3/ x = πx x sin x cos x J 3/ x = πx x cos x + sin x. Άρα, η γενική λύση της.ε. δίνεται από τη σχέση yx = x 1/ π [ C1 x C sin x C 1 + C x ] cos x. 9 Συγκρίνουµε τη δοθείσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 κι έχουµε : 1 a = a = 3, γ = γ =, β γ = β = 1 a n γ = n = 5 γενική της λύση δίνεται από τη σχέση / Z. Συνεπώς, η yx = x 3/ [C 1 J 5/ x + C J 5/ x ]. 10 Συγκρίνουµε τη δοθείσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 κι έχουµε : 1 a = 0 a = 1, γ = 3 γ = 3, β γ = 1 β = 3 a n γ = 0 n = 3 γενική της λύση δίνεται από τη σχέση / Z. Συνεπώς, η yx = x 1 [C1 J /3 3 x 3 + C J /3 3 x 3 ]. 11 Συγκρίνουµε τη δοθείσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 κι έχουµε : 1 a = 1 n a = n, γ = γ = 1, β γ = 1 β = 1 a n γ = 0 ισχύει n. Συνεπώς, η γενική της λύση δίνεται από τη σχέση yx = x n [C 1 J n x + C J n x] αν n / Z, yx = x n [C 1 J n x + C Y n x] αν n Z. 1Συγκρίνουµε τη δοθείσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 κι έχουµε : 1 a = 1 a = 0, γ = γ = 1, β γ = 1 β = a n γ = 1 n = 1. Συνεπώς, η γενική της λύση δίνεται από τη σχέση yx = x[c 1 J 1/ x + C J 1/ x ]. Οµως, γνωρίζουµε ότι J 1/ x = πx sin x J 1/x = cos x. πx 5

Άρα, η γενική λύση της.ε. δίνεται από τη σχέση [ yx = C 1 sin πx x + C cos x]. Θέτοντας A = C 1 B = C, έχουµε : π π yx = 1 [ A sin x x + B cos x]. 13 Συγκρίνουµε τη δοθείσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 κι έχουµε : 1 a = 0 a = 1, γ = γ = 1, β γ = n β = n a n γ = 1 n = 0. Συνεπώς, yx = x[c 1 J 0 nx + C Y 0 nx]. Επειδή y0 = 0 η Y 0 x απειρίζεται στο µηδέν, έπεται ότι C = 0. Εποµένως, yx = C 1 xj0 nx. Επίσης, y x = C 1 x 1/ J 0 nx + C 1 n xj 0nx, όµως y α = [ 1 α, οπότε α = C1 α 1/ J 0 nα + n αj 0nα α C 1 = J 0 nα + nαj 0nα. Επειδή J 0x = J 1 x, έχουµε : C 1 = Τελικά : yx = α J 0 nα nαj 1 nα. α x J 0 nα nαj 1 nα J 0nx. Ασκηση. Να λυθούν οι παρακάτω.ε. µε τη ϐοήθεια των συναρτήσεων Bessel: 1 y x + e x n yx = 0, y x + λ x e λ x yx = 0, 3 y x + α x y x + be x + Λύση : αα x n yx = 0. 1 Θέτουµε e x = e x dx = d d dx = ex d =, οπότε dx dy dx = dy d dy = ex d dx d = dy d d y dy = ex dx d + d y ex d ex = e x d y dy + ex d d = d y d + dy d. Εποµένως, η αρχική δ.ε. γίνεται : d y d + dy d + n y = 0 d y d + dy d + n y = 0. Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = 1 a = 0, γ = 1 γ = 1, β γ = 1 β = 1 a n γ = n γενική λύση της δοθείσας δίνεται από τη σχέση y = [C 1 J n 1 + C J n 1 ] αν n / Z, ισχύει n. Συνεπώς, η 53

Άρα : y = [C 1 J n 1 + C Y n 1 ] αν n Z. yx = [C 1 J n e x + C J n e x ] αν n / Z, yx = [C 1 J n e x + C Y n e x ] αν n Z. Θέτουµε λ x = λ = x λ dx d = dx d = λ, οπότε dy dx = dy d d dx = dy λ d d y dx = d dx dy d = λ d d dy d λ d dx = dy λ λ d d y 3 dy = λ d λ d + d y λ d. Εποµένως, η αρχική δ.ε. γίνεται : d y λ d + 3 dy λ d + λ e y = 0 d y d + dy d + e y = 0. Αν ϑέσουµε y = ue 1 d = u, τότε αντικαθιστώστας προκύπτει η δ.ε. u + e u = 0. Εδώ ϑέτουµε e = z e = dz, οπότε du d = du dz du du = e = z dz d dz dz d u d = d e du = e du d dz dz + d u du e = z dz dz + d u z dz. Εποµένως, η δ.ε. γίνεται : z d u du + z dz dz + zuz = 0 d u z dz + z du dz + 1 zuz = 0. Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = 1 a = 0, γ = 1 γ = 1, β γ = 1 β = 1 a n γ = 0 n = 0. Συνεπώς, η γενική λύση της δοθείσας δίνεται από τη σχέση uz = C 1 J 0 z 1/ + C Y 0 z 1/ ή ή Άρα : u = C 1 J 0 e + C Y 0 e y = 1 [ C1 J 0 e + C Y 0 e ]. yx = x λ[ C1 J 0 e λ/x + C Y 0 e λ/x ]. 3 Αν ϑέσουµε yx = uxe 1 µε στη δ.ε. α x dx = uxx α/ παραγωγίζοντας καταλήγου- u x + be x n ux = 0. Εδώ ϑέτουµε e x = z e x = dz, οπότε 5

du dx = du dz du = z dz dx dz d u du = z dx dz + d u z. Εποµένως, η δ.ε. γίνεται : dz z d u du + z dz dz + bz n uz = 0 z d u dz + z du dz + b z n uz = 0. Συγκρίνοντας την προκύπτουσα.ε. µε την Σ..Ε. 9.1 έχουµε : 1 a = 1 a = 0, γ = 1 γ = 1, β γ = b β = b a n γ = n ισχύει n. Συνεπώς, η γενική λύση της δοθείσας δίνεται από τη σχέση uz = C 1 J n b z + C J n b z αν n / Z ή Άρα : uz = C 1 J n b z + C Y n b z αν n Z ux = C 1 J n be x + C J n be x αν n / Z ux = C 1 J n be x + C Y n be x αν n Z. yx = x α/ [C 1 J n be x + C J n be x ] αν n / Z yx = x α/ [C 1 J n be x + C Y n be x ] αν n Z. Βιβλιογραφία Μασσαλάς Χ. 010 Ειδικές Συναρτήσεις, Cuenberg. Σιαφαρίκας Π. 009 Ειδικές Συναρτήσεις, Εκδόσεις Πανεπιστηµίου Πατρών. Hochsad H. 1986 The funcion of Mahemaical Physics, Dover Publicaions, Inc. N.Y.. Lebedev N.N. 197 Special funcions and heir Applicaions, Dover Publicaions. Luke Y. L. 1969 The special funcions and heir Approximaions-Volume I, Academic Press. Wason G. N. 1966 A reaise on he heory of Bessel funcions, Cambridge Universiy Press. 55