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(2):特殊函数图形
| Γ函数 |
Γ函数是常见的一种函数,常用的定义是 其中的积分变量t应该理解为argt=0.
为了将Γ函数在全平面上作解析延拓,得到 其中z≠0,-1,-2……. 取Γ函数中的自变量为实数,画出它的图像,可以从实数范围直观地看出, Γ函数在全平面无零点,还可以看出它的奇点分布为z≠0,-1,-2……. 这个图像如下所示.
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| 勒让德函数 |
1.l阶勒让德多项式 的定义是 其中-1≤x≤1, 当l为偶数时, 中的最低幂项为 即 ,所以
当l为奇数时, 中的最低幂项为 即 ,所以
2.连带勒让德函数 的定义是 其中l=0,1,2,……, m=0,1,2,……,l,而 是 的m阶导数.
所得的图像如下:
3.同样可以画出所有3阶的连带勒让德函数的图形.
4.勒让德函数实际上是以 为变量的函数,所以也可以在极坐标下作图.下面画出 在极坐标下的图形:
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| 球谐函数 |
1.实数形式的球函数 球谐函数 在不同的文献中的定义可能有所不同,通常实数形式的定义为 这里 , l=0,1,2,…是l阶勒让德函数.线性独立的l阶球函数共有2l+1个.这是因为对应于m=0,有一个球函数 ,而对应于m=1,2,3,…,l,则各有两个球函数,即 sin mφ和 cos mφ.
2.复数形式的球函数 根据欧拉公式 =cos mφ± i sin mφ ,可以将实数形式的球函数组合成如下的复数形式的球函数 其中l=0,1,2,… , m=-l,-l+1,… -1,0,1,… ,l,所以线性独立的l阶球函数还是有2l+1个.
复球函数归一化的结果的是
3.球函数的图形 球函数是在球面上的二元函数,是一个空间的图形,为了画出它的图形,必须指定球的半径.还有,它是复数函数,须要将实部与虚部分别作图.还有一种画法是用角变量θ,φ作为平面上的x,y轴的变量,也可以画球函数的图形.下面就是用这些方法所画的球函数的图形. 当l=0时,m=0, 是个常数,不必作图.
下图中取l=3,m=2
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| 贝塞尔函数 |
1.贝塞尔函数的定义 ν 阶贝塞尔函数的定义是
其中ν≥0,而Γ(x)是Γ函数。 ν 阶诺伊曼函数的定义是
当ν取整数m时,得m阶诺伊曼函数
当m=0时没有 项
第一种和第二种汉克尔函数的定义是
虚宗量贝塞尔函数的定义是 它们是实变量函数。
定义虚宗量汉克尔函数为
当ν取整数m时,得m阶虚宗量贝塞尔函数为
注意,存在以下关系
半整数阶的贝塞尔函数 半整数阶的贝塞尔函数常用以下几种形式,
球贝塞尔函数
球诺伊曼函数
球汉克尔函数
2.实例:
(1). 的曲线如下
(2).诺伊曼函数 的曲线如下
(3).虚宗量贝塞尔函数 的曲线如下
(4). 的曲线如下
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| 厄米函数 |
二阶的厄米多项式的图形
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