§ 5.03. Полиномы Лежандра. Функции Лежандра
Определение. Полиномами Лежандра называются многочлены
степени
Весьма распространено следующее представление для полиномов Лежандра (формула Родрига).
Из предыдущей формулы имеем, в частности:
Если
, то получаем
Кроме того, применяется интегральное представление Лапласа
интегральные представления Мейера
а также
Соотношения ортогональности полиномов Лежандра:
Определение. Линейное дифференциальное уравнение второго порядка
называется дифференциальным уравнением Лежандра. Оно имеет два независимых решения.
Первое решение — функция Лежандра 1-го рода, выражаемая с помощью гипергеометрического ряда
абсолютно сходящегося в круге
Второе решение — функция Лежандра 2-го рода
Ряд (4.5.40) абсолютно сходится при
Функции Лежандра удовлетворяют оценкам
Имеют место следующие рекуррентные соотношения:
При
(где
— целое неотрицательное число) функция Лежандра 1-го рода обращается в полином Лежандра
степени (4.5.32).
Полиномы Лежандра можно определить как коэффициенты разложений
Первое разложение сходится при
второе — при
Функция
называется производящей функцией полиномов Лежандра.