Смекни!
smekni.com

Беселеві функції (стр. 6 из 6)

,

де перший доданок правої частини

є
при
, а інтеграл у другому мажорирується інтегралом, що складається при нижній межі

,

який сходиться, тому що

при
;

отже, другий доданок є теж

при
.

Отже, маємо:

при
. (28)

З (26), (27), (28) одержуємо шукане асимптотичне подання:

при
. (29)

Із цієї формули, переходячи до сполучених величин, знайдемо ще:

при
. (29')

Формули (29) і (29`) вірні й для функцій

.

Висновок асимптотичної формули для Jn(x)

Заміняючи

на
, одержимо:


(з огляду на, що

є парна функція від
, а
є непарна функція від
). Підстановка
дає:

,

де

є, мабуть, поліном n-й ступеня (поліном Чебишева), тому що з формули Муавра видно, що
є поліном n-й ступеня відносно
. Але

і, заміняючи в першому із цих інтегралів

на
, одержимо:

Тому що

й
на
мають похідні всіх порядків, то до двох останніх інтегралів застосовні формули (29) і (29`), і ми одержуємо:

;

але

;
, отже,

.

Отже, маємо шукане асимптотичне подання беселевої функції першого роду із цілим індексом для більших значень аргументу:

при
. (30)

Ця формула показує, що

з точністю складається до порядку, що,
є загасаючою гармонікою із хвилею постійної довжини й амплітудою, що убуває обернено пропорційно квадратному кореню з абсциси.

Зокрема,

при
; (30`)

при
. (30'')

Графіки цих функцій зображені ні малюнках 1 і 2.

Розглянемо кілька прикладів рішення рівняння Беселя.

1. Знайти рішення рівняння Беселя при

,

задовольняючим початковим умовам при

,
і
.

Рішення.

На підставі формули (5') знаходимо одне приватне рішення:


.

2. Знайти одне з рішень рівняння:

,
.

Рішення.

Зробимо заміну

.

При

одержимо:

.

При

будемо шукати рішення у вигляді узагальненого статечного ряду:

.

Рівняння на

має вигляд
;

,
,
,
, тому

,

,
.

Рисунок 1 – Графік функції y=J0 (x)

Рисунок 2 – Графік функції y=J1 (x)


Висновок

Розглянуті усі рішення рівнянь, які можуть бути представлені у вигляді добутку трьох функцій. Складені графіки функцій.


Список літератури

1. Пискунов Н.С. Диференціальне й інтегральне вирахування, навчальний посібник для вузів. – К., 2003

2. Романовський П. І. «Ряди Фур'є. Теорія поля. Аналітичні й спеціальні функції. Перетворення Лапласа», навчальний посібник для вузів. – К., 2004

3. Самарський А.А., Гулін А.В. Чисельні методи. – К., 2003

4. Синіцин О.К., Навроцкий А.А. Алгоритми обчислювальної математики. – К., 2003