กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

พหุนามฮาห์นต่อเนื่อง

ในทางคณิตศาสตร์พหุนามฮาห์นแบบต่อเนื่องเป็นกลุ่มของพหุนามเชิงตั้งฉากในแบบแผนของแอสกี (Askey scheme ) ของพหุนามเชิงตั้งฉากไฮเปอร์จีโอเมตริก โดยนิยาม...

พหุนามฮาห์นต่อเนื่อง

ในทางคณิตศาสตร์พหุนามฮาห์นแบบต่อเนื่องเป็นกลุ่มของพหุนามเชิงตั้งฉากในแบบแผนของแอสกี (Askey scheme ) ของพหุนามเชิงตั้งฉากไฮเปอร์จีโอเมตริก โดยนิยาม ของพหุนามเหล่านี้อยู่ในรูปของฟังก์ชันไฮเปอร์จีโอเมตริกแบบทั่วไป

พีn(x;เอ,,,)=ฉันn(เอ+)n(เอ+)nn!3เอฟ2(n,n+เอ+++1,เอ+ฉันxเอ+,เอ+;1){\displaystyle p_{n}(x;a,b,c,d)=i^{n}{\frac {(a+c)_{n}(a+d)_{n}}{n!}}{}_{3}F_{2}\left({\begin{array}{c}-n,n+a+b+c+d-1,a+ix\\a+c,a+d\end{array}};1\right)}

Roelof Koekoek, Peter A. Lesky และRené F. Swarttouw ( 2010 , 14)ให้รายการคุณสมบัติโดยละเอียด 

พหุนามที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด ได้แก่พหุนามฮาห์นคู่R ( x ;γ,δ, N ), พหุนามฮาห์นQ ( x ; a , b , c ) และพหุนามฮาห์นคู่ต่อเนื่องS ( x ; a , b , c ) พหุนามเหล่านี้ทั้งหมดมีq-อนาล็อกที่มีพารามิเตอร์เพิ่มเติมqเช่นพหุนาม q-ฮาห์นQ ( x ;α,β, N ; q ) และอื่นๆ

ความตั้งฉาก

พหุนามฮาห์นต่อเนื่องp ( x ; a , b , c , d ) ตั้งฉากกันโดยสัมพันธ์กับฟังก์ชันน้ำหนัก

(x)=Γ(เอ+ฉันx)Γ(+ฉันx)Γ(ฉันx)Γ(ฉันx).{\displaystyle w(x)=\Gamma (a+ix)\,\Gamma (b+ix)\,\Gamma (c-ix)\,\Gamma (d-ix)}

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกมันเป็นไปตามความสัมพันธ์เชิงตั้งฉาก[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]

12πΓ(เอ+ฉันx)Γ(+ฉันx)Γ(ฉันx)Γ(ฉันx)พี(x;เอ,,,)พีn(x;เอ,,,)x=Γ(n+เอ+)Γ(n+เอ+)Γ(n++)Γ(n++)n!(2n+เอ+++1)Γ(n+เอ+++1)δn{\displaystyle {\begin{aligned}&{\frac {1}{2\pi }}\int _{-\infty }^{\infty }\Gamma (a+ix)\,\Gamma (b+ix)\,\Gamma (c-ix)\,\Gamma (d-ix)\,p_{m}(x;a,b,c,d)\,p_{n}(x;a,b,c,d)\,dx\\&\qquad \qquad ={\frac {\Gamma (n+a+c)\,\Gamma (n+a+d)\,\Gamma (n+b+c)\,\Gamma (n+b+d)}{n!(2n+a+b+c+d-1)\,\Gamma (n+a+b+c+d-1)}}\,\delta _{nm}\end{aligned}}}

สำหรับ(เอ)>0{\displaystyle \Re (a)>0},()>0{\displaystyle \Re (b)>0},()>0{\displaystyle \Re (c)>0},()>0{\displaystyle \Re (d)>0},=เอ¯{\displaystyle c={\overline {a}}},=¯{\displaystyle d={\overline {b}}}.

ความสัมพันธ์แบบเวียนเกิดและความแตกต่าง

ลำดับของพหุนาม Hahn ต่อเนื่องเป็นไปตามความสัมพันธ์เวียนเกิด[ 4 ]

xพีn(x)=พีn+1(x)+ฉัน(เอn+ซีn)พีn(x)เอn1ซีnพีn1(x),{\displaystyle xp_{n}(x)=p_{n+1}(x)+i(A_{n}+C_{n})p_{n}(x)-A_{n-1}C_{n}p_{n-1}(x),}
ที่ไหนพีn(x)=n!(n+เอ+++1)!(2n+เอ+++1)!พีn(x;เอ,,,),เอn=(n+เอ+++1)(n+เอ+)(n+เอ+)(2n+เอ+++1)(2n+เอ+++),และซีn=n(n++1)(n++1)(2n+เอ+++2)(2n+เอ+++1).{\displaystyle {\begin{aligned}{\text{where}}\quad &p_{n}(x)={\frac {n!(n+a+b+c+d-1)!}{(2n+a+b+c+d-1)!}}p_{n}(x;a,b,c,d),\\&A_{n}=-{\frac {(n+a+b+c+d-1)(n+a+c)(n+a+d)}{(2n+a+b+c+d-1)(2n+a+b+c+d)}},\\{\text{and}}\quad &C_{n}={\frac {n(n+b+c-1)(n+b+d-1)}{(2n+a+b+c+d-2)(2n+a+b+c+d-1)}}.\end{aligned}}}

สูตรของโรดริเกส

พหุนาม Hahn ต่อเนื่องจะได้รับจากสูตรที่คล้ายกับ Rodrigues [ 5 ]

Γ(เอ+ฉันx)Γ(+ฉันx)Γ(ฉันx)Γ(ฉันx)พีn(x;เอ,,,)=(1)nn!nxn(Γ(เอ+n2+ฉันx)Γ(+n2+ฉันx)Γ(+n2ฉันx)Γ(+n2ฉันx)).{\displaystyle {\begin{aligned}&\Gamma (a+ix)\,\Gamma (b+ix)\,\Gamma (c-ix)\,\Gamma (d-ix)\,p_{n}(x;a,b,c,d)\\&\qquad ={\frac {(-1)^{n}}{n!}}{\frac {d^{n}}{dx^{n}}}\left(\Gamma \left(a+{\frac {n}{2}}+ix\right)\,\Gamma \left(b+{\frac {n}{2}}+ix\right)\,\Gamma \left(c+{\frac {n}{2}}-ix\right)\,\Gamma \left(d+{\frac {n}{2}}-ix\right)\right).\end{aligned}}}

การสร้างฟังก์ชัน

พหุนาม Hahn ต่อเนื่องมีฟังก์ชันก่อกำเนิดดังต่อไปนี้: [ 6 ]

n=0Γ(n+เอ+++)Γ(เอ++1)Γ(เอ++1)Γ(เอ+++)Γ(n+เอ++1)Γ(n+เอ++1)(ฉันที)nพีn(x;เอ,,,)=(1ที)1เอ3เอฟ2(12(เอ+++1),12(เอ+++),เอ+ฉันxเอ+,เอ+;4ที(1ที)2).{\displaystyle {\begin{aligned}&\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {\Gamma (n+a+b+c+d)\,\Gamma (a+c+1)\,\Gamma (a+d+1)}{\Gamma (a+b+c+d)\,\Gamma (n+a+c+1)\,\Gamma (n+a+d+1)}}(-it)^{n}p_{n}(x;a,b,c,d)\\&\qquad =(1-t)^{1-a-b-c-d}{}_{3}F_{2}\left({\begin{array}{c}{\frac {1}{2}}(a+b+c+d-1),{\frac {1}{2}}(a+b+c+d),a+ix\\a+c,a+d\end{array}};-{\frac {4t}{(1-t)^{2}}}\right).\end{aligned}}}

ฟังก์ชันก่อกำเนิดที่สองซึ่งแตกต่างกันนั้นกำหนดโดย

n=0Γ(เอ++1)Γ(++1)Γ(n+เอ++1)Γ(n+++1)ทีnพีn(x;เอ,,,)=1เอฟ1(เอ+ฉันxเอ+;ฉันที)1เอฟ1(ฉันx+;ฉันที).{\displaystyle \sum _{n=0}^{\infty }{\frac {\Gamma (a+c+1)\,\Gamma (b+d+1)}{\Gamma (n+a+c+1)\,\Gamma (n+b+d+1)}}t^{n}p_{n}(x;a,b,c,d)=\,_{1}F_{1}\left({\begin{array}{c}a+ix\\a+c\end{array}};-it\right)\,_{1}F_{1}\left({\begin{array}{c}d-ix\\b+d\end{array}};it\right).}

ความสัมพันธ์กับพหุนามอื่นๆ

  • พหุนามวิลสันเป็นการขยายความของพหุนามฮาห์นแบบต่อเนื่อง
  • พหุนาม Bateman F (x) เกี่ยวข้องกับกรณีพิเศษa = b = c = d = 1/2 ของพหุนาม Hahn ต่อเนื่องโดย
พีn(x;12,12,12,12)=ฉันnn!เอฟn(2ฉันx).{\displaystyle p_{n}\left(x;{\tfrac {1}{2}},{\tfrac {1}{2}},{\tfrac {1}{2}},{\tfrac {1}{2}}\right)=i^{n}n!F_{n}\left(2ix\right).}
  • พหุนาม Jacobi P (α,β) (x) สามารถหาได้เป็นกรณีจำกัดของพหุนาม Hahn ต่อเนื่อง: [ 7 ]
พีn(α,เบต้า)=ลิมทีทีnพีn(12xที;12(α+1ฉันที),12(เบต้า+1+ฉันที),12(α+1+ฉันที),12(เบต้า+1ฉันที)).{\displaystyle P_{n}^{(\alpha ,\beta )}=\lim _{t\to \infty }t^{-n}p_{n}\left({\tfrac {1}{2}}xt;{\tfrac {1}{2}}(\alpha +1-it),{\tfrac {1}{2}}(\beta +1+it),{\tfrac {1}{2}}(\alpha +1+it),{\tfrac {1}{2}}(\beta +1-it)\right).}

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ พหุนามฮาห์นต่อเนื่อง

ในทางคณิตศาสตร์พหุนามฮาห์นแบบต่อเนื่องเป็นกลุ่มของพหุนามเชิงตั้งฉากในแบบแผนของแอสกี (Askey scheme ) ของพหุนามเชิงตั้งฉากไฮเปอร์จีโอเมตริก โดยนิยาม...

ความตั้งฉาก

พหุนามฮาห์นต่อเนื่อง p ( x ; a , b , c , d ) ตั้งฉากกันโดยสัมพันธ์กับฟังก์ชันน้ำหนัก

ความสัมพันธ์แบบเวียนเกิดและความแตกต่าง

ลำดับของพหุนาม Hahn ต่อเนื่องเป็นไปตามความสัมพันธ์เวียนเกิด [ 4 ]

สูตรของโรดริเกส

พหุนาม Hahn ต่อเนื่องจะได้รับจากสูตรที่คล้ายกับ Rodrigues [ 5 ]