กราฟแสดงฟังก์ชันตรรกยะเลอจองเดอร์สำหรับ n=0, 1, 2 และ 3 สำหรับx ที่อยู่ระหว่าง 0.01 ถึง 100 ในทางคณิตศาสตร์ ฟังก์ชันตรรกยะเลอจองเดอร์ เป็นลำดับของฟังก์ชันเชิงตั้งฉาก บนช่วง [0, ∞) ซึ่งได้มาจากการประกอบการแปลงเคย์ลีย์ กับพหุนามเลอจองเดอ ร์
ฟังก์ชันเลอจองเดอร์เชิงตรรกะดีกรีn ถูกกำหนดดังนี้: โดยที่เป็นพหุนามเลอจองเดอร์ ฟังก์ชันเหล่านี้เป็นฟังก์ชันเฉพาะ ของปัญหาสเติร์ม-ลิอูวิลล์ เอกฐาน : โดยมีค่าเฉพาะ อาร์ n ( x ) = 2 x + 1 พี n ( x − 1 x + 1 ) {\displaystyle R_{n}(x)={\frac {\sqrt {2}}{x+1}}\,P_{n}\left({\frac {x-1}{x+1}}\right)} พี n ( x ) {\displaystyle P_{n}(x)} ( x + 1 ) ง ง x ( x ง ง x [ ( x + 1 ) วี ( x ) ] ) + λ วี ( x ) = 0 {\displaystyle (x+1){\frac {d}{dx}}\left(x{\frac {d}{dx}}\left[\left(x+1\right)v(x)\right]\right)+\lambda v(x)=0} λ n = n ( n + 1 ) {\displaystyle \lambda _{n}=n(n+1)\,}
คุณสมบัติ คุณสมบัติหลายอย่างสามารถอนุมานได้จากคุณสมบัติของพหุนามเลอจองเดอร์ชนิดแรก ในขณะที่คุณสมบัติอื่นๆ นั้นเป็นเอกลักษณ์เฉพาะของฟังก์ชันเหล่านั้นเอง
การเรียกซ้ำ อาร์ n + 1 ( x ) = 2 n + 1 n + 1 x − 1 x + 1 อาร์ n ( x ) − n n + 1 อาร์ n − 1 ( x ) เอฟ โอ ร n ≥ 1 {\displaystyle R_{n+1}(x)={\frac {2n+1}{n+1}}\,{\frac {x-1}{x+1}}\,R_{n}(x)-{\frac {n}{n+1}}\,R_{n-1}(x)\quad \mathrm {for\,n\geq 1} } และ 2 ( 2 n + 1 ) อาร์ n ( x ) = ( x + 1 ) 2 ( ง ง x อาร์ n + 1 ( x ) − ง ง x อาร์ n − 1 ( x ) ) + ( x + 1 ) ( อาร์ n + 1 ( x ) − อาร์ n − 1 ( x ) ) {\displaystyle 2(2n+1)R_{n}(x)=\left(x+1\right)^{2}\left({\frac {d}{dx}}R_{n+1}(x)-{\frac {d}{dx}}R_{n-1}(x)\right)+(x+1)\left(R_{n+1}(x)-R_{n-1}(x)\right)}
พฤติกรรมที่จำกัด กราฟแสดงฟังก์ชันตรรกยะเลอจองเดอร์ลำดับที่เจ็ด ( n=7 ) คูณด้วย1+x สำหรับx ระหว่าง 0.01 ถึง 100 สังเกตว่ามี ศูนย์ n ตัวเรียงกันอย่างสมมาตรเกี่ยวกับx=1 และถ้าx₀ เป็นศูนย์แล้ว 1/ จะ เป็นศูนย์เช่นกัน คุณสมบัติเหล่านี้ใช้ได้กับทุกลำดับ สามารถแสดงให้เห็นได้ว่า และ ลิม x → ∞ ( x + 1 ) อาร์ n ( x ) = 2 {\displaystyle \lim _{x\to \infty }(x+1)R_{n}(x)={\sqrt {2}}} ลิม x → ∞ x ∂ x ( ( x + 1 ) อาร์ n ( x ) ) = 0 {\displaystyle \lim _{x\to \infty }x\partial _{x}((x+1)R_{n}(x))=0}
ความตั้งฉาก ∫ 0 ∞ อาร์ ม ( x ) อาร์ n ( x ) ง x = 2 2 n + 1 δ n ม {\displaystyle \int _{0}^{\infty }R_{m}(x)\,R_{n}(x)\,dx={\frac {2}{2n+1}}\delta _{nm}} ฟังก์ชัน เดลต้าโครเนกเกอร์ อยู่ ที่ไหนδ n ม {\displaystyle \delta _{nm}}
ค่าเฉพาะ อาร์ 0 ( x ) = 2 x + 1 1 อาร์ 1 ( x ) = 2 x + 1 x − 1 x + 1 อาร์ 2 ( x ) = 2 x + 1 x 2 − 4 x + 1 ( x + 1 ) 2 อาร์ 3 ( x ) = 2 x + 1 x 3 − 9 x 2 + 9 x − 1 ( x + 1 ) 3 อาร์ 4 ( x ) = 2 x + 1 x 4 − 16 x 3 + 36 x 2 − 16 x + 1 ( x + 1 ) 4 {\displaystyle {\begin{aligned}R_{0}(x)&={\frac {\sqrt {2}}{x+1}}\,1\\R_{1}(x)&={\frac {\sqrt {2}}{x+1}}\,{\frac {x-1}{x+1}}\\R_{2}(x)&={\frac {\sqrt {2}}{x+1}}\,{\frac {x^{2}-4x+1}{(x+1)^{2}}}\\R_{3}(x)&={\frac {\sqrt {2}}{x+1}}\,{\frac {x^{3}-9x^{2}+9x-1}{(x+1)^{3}}}\\R_{4}(x)&={\frac {\sqrt {2}}{x+1}}\,{\frac {x^{4}-16x^{3}+36x^{2}-16x+1}{(x+1)^{4}}}\end{aligned}}}