数学物理方程 第8次作业
Chasse_neige
1.试求
(a)
所以
(b)
利用生成函数
带入
比较两侧系数,得到
带入
比较系数,得到
两侧同时对
对比系数,得到
对于
对比两边系数,得到
2.证明
勒让德多项式
令
计算导数
其中
所以
从微分方程代入
所以
因此
即:
积分从
在
4.计算下列积分
(a)
勒让德微分方程为
令
对于
分部积分:
在
代入
利用正交性
由于
(b)
不失一般性,假设
由于
利用Legendre多项式和低次项的正交性
所以后一项为
5.计算下列积分
(a)
- 如果
,则由于 与所有次数小于 的多项式正交,而 是次数为 的多项式,积分值为 。 - 如果
,则经过非常复杂的分部积分运算,可以得到(大体过程就是先把 Legendre 多项式中的 阶导全部转移到另一边,然后再对得到的 项利用 Beta 积分得出结果)
(b)
- 如果
和 同奇偶性,则 ,即当 时积分值为 - 如果
和 奇偶性不同,则利用 Legendre 方程的结论计算 (不失一般性,假设 )
(c)
当
当
(d)
先进行分部积分,得到
这正好是 Beta 积分的形式,得到
(e)
利用递推关系
(f)
利用
简化得
6.把下列函数按照勒让德多项式展开
(a)
利用
(b)
直接带入上一题中的结果
得到
(d)
假设
利用生成函数的表达式
整理得到
8.利用勒让德多项式的生成函数证明
(a)
证明: 生成函数在
乘积
右边乘积的展开
比较
(b)
证明: 生成函数在
但
考虑生成函数在
右边
左边乘积的展开
对于
