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author | Andreas Müller <andreas.mueller@ost.ch> | 2022-07-19 18:48:09 +0200 |
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committer | GitHub <noreply@github.com> | 2022-07-19 18:48:09 +0200 |
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Erster Entwurf Laguerre
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-rw-r--r-- | buch/papers/laguerre/definition.tex | 37 |
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diff --git a/buch/papers/laguerre/definition.tex b/buch/papers/laguerre/definition.tex index d111f6f..4729a93 100644 --- a/buch/papers/laguerre/definition.tex +++ b/buch/papers/laguerre/definition.tex @@ -15,14 +15,17 @@ x y''(x) + (\nu + 1 - x) y'(x) + n y(x) n \in \mathbb{N}_0 , \quad x \in \mathbb{R} -. \label{laguerre:dgl} +. \end{align} +Spannenderweise wurde die verallgemeinerte Laguerre-Differentialgleichung +zuerst von Yacovlevich Sonine (1849 - 1915) beschrieben, +aber aufgrund ihrer Ähnlichkeit nach Laguerre benannt. Die klassische Laguerre-Diffentialgleichung erhält man, wenn $\nu = 0$. Hier wird die verallgemeinerte Laguerre-Differentialgleichung verwendet, -weil die Lösung mit der selben Methode berechnet werden kann, -aber man zusätzlich die Lösung für den allgmeinen Fall erhält. -Zur Lösung der Gleichung \eqref{laguerre:dgl} verwenden wir einen +weil die Lösung mit derselben Methode berechnet werden kann. +Zusätzlich erhält man aber die Lösung für den allgmeinen Fall. +Zur Lösung von \eqref{laguerre:dgl} verwenden wir einen Potenzreihenansatz. Da wir bereits wissen, dass die Lösung orthogonale Polynome sind, erscheint dieser Ansatz sinnvoll. @@ -44,7 +47,7 @@ y''(x) = \sum_{k=1}^\infty (k+1) k a_{k+1} x^{k-1} \end{align*} -in die Differentialgleichung ein, erhält man: +in die Differentialgleichung ein, erhält man \begin{align*} \sum_{k=1}^\infty (k+1) k a_{k+1} x^k + @@ -118,6 +121,15 @@ L_n^\nu(x) \sum_{k=0}^{n} \frac{(-1)^k}{(\nu + 1)_k} \binom{n}{k} x^k. \label{laguerre:allg_polynom} \end{align} +Die Laguerre-Polynome von Grad $0$ bis $7$ sind in +Abbildung~\ref{laguerre:fig:polyeval} dargestellt. +\begin{figure} +\centering +% \scalebox{0.8}{\input{papers/laguerre/images/laguerre_poly.pgf}} +\includegraphics[width=0.9\textwidth]{papers/laguerre/images/laguerre_poly.pdf} +\caption{Laguerre-Polynome vom Grad $0$ bis $7$} +\label{laguerre:fig:polyeval} +\end{figure} \subsection{Analytische Fortsetzung} Durch die analytische Fortsetzung erhalten wir zudem noch die zweite Lösung der @@ -126,8 +138,10 @@ Differentialgleichung mit der Form \Xi_n(x) = L_n(x) \ln(x) + \sum_{k=1}^\infty d_k x^k +. \end{align*} -Nach einigen mühsamen Rechnungen, +Nach einigen aufwändigen Rechnungen, +% die am besten ein Computeralgebrasystem übernimmt, die den Rahmen dieses Kapitel sprengen würden, erhalten wir \begin{align*} @@ -142,16 +156,5 @@ L_n(x) \ln(x) \end{align*} wobei $\alpha_0 = 0$ und $\alpha_k =\sum_{i=1}^k i^{-1}$, $\forall k \in \mathbb{N}$. -Die Laguerre-Polynome von Grad $0$ bis $7$ sind in -Abbildung~\ref{laguerre:fig:polyeval} dargestellt. -\begin{figure} -\centering -\includegraphics[width=0.7\textwidth]{% - papers/laguerre/images/laguerre_polynomes.pdf% -} -\caption{Laguerre-Polynome vom Grad $0$ bis $7$} -\label{laguerre:fig:polyeval} -\end{figure} - % https://www.math.kit.edu/iana1/lehre/hm3phys2012w/media/laguerre.pdf % http://www.physics.okayama-u.ac.jp/jeschke_homepage/E4/kapitel4.pdf |