412  ラゲールの微分方程式
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1. ラゲールの微分方程式  ( 0≦x<∞、n=0、1、2、・・・ )

d x exp (-x) d y(x)+n exp (-x )y(x) = 0
dx dx

[1]  ラゲール (Laguerre) の微分方程式とは、n ≧ 0 なる整数とし、

ラゲールの微分方程式   

 xy''(x)+(1-x)y' + ny = 0           ;    n ≧ 0 なる整数
の解、y =Ln(x) はラゲール多項式と呼ばれ、次式で与えられる。
Ln(x) = ex dn  ( xn e-x )       [ロドリゲスの公式]
dxn

具体的な値は

L0(x) = 1
L1(x) = -x+1
L2(x) = x2-4x+2
L3(x) = -x3+9x2-18x+6
L4(x) = x4-16x3+72x2-96x+24
L5(x) =-x5+25x4-200x3+600x3+600x+120
Ln(x) = (n!)2  (- x )k 
(k!)2(n-k)!
注意: Ln(x) → Ln(x)/n! で定義することもある。


母関数

F(t、x) ≡ 1 exp -xt  = Ln(x) ・ tn    ・・・  [*]  
1-t 1-t n!

漸化式等

Ln+1(x) =(2n+1-x)Ln(x) - n2Ln-1(x)
xL'n(x) = nLn(x) - n2Ln-1(x)
L'n(x) - nL'n-1(x) + nLn-1(x) = 0

正規直交性

 exp(-x) Lm (x) Ln (x) dx =
0      ・・・・・・  (m≠n)
(n!)2    ・・・・・・  (m=n)

級数展開

f(x) = ckLk(x)
ck 1 exp(-x)f(x)Lk (x)dx
(k!)2

加法公式

昇降演算子





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