勒讓德多項式的意義?
各種特殊函數多項式都可以用同一個概念解釋,就是在某個測度空間中,由冪函數施密特正交化得到的
空間的一組基。
考慮測度空間
,其中
,
,從而我們可以找到一個權函數
使得
,
,這個時候我們考慮希爾伯特空間
,如果
性質足夠好,使得
對任意
都可積,那麼
構成希爾伯特空間的一組非正交歸一的基,但我們可以將它們施密特正交化,就得到一系列正交多項式(可以有些係數差別,即正交不一定歸一)了。
取
得到勒讓德多項式;
取
得到厄密多項式;
取
得到超幾何多項式。
Legendre多項式一方面可以聯繫起超幾何函數等特殊函數,另一方面作為一類經典的正交多項式展現著它的獨特魅力。此外,閉區間內分段光滑的L_2可積函數依舊可以擁有Fourier-Legendre級數展開。
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求坐標分離變數得到的角向方程的解和勒讓德多項式有關
為了得到方程的解的性質,我們就要研究勒讓德多項式
Laplace方程
在求坐標下寫成
![]()
分離變數
![]()
得到三個方程:
![]()
第一個方程展開就是歐拉方程,解為
![]()
第二個方程高數裡面就解過,解為
![]()
要是知道第三個方程的解我們就大功告成了,第三個方程令
可以化為
(連帶Legendre 方程)
時方程為
(Legendre 方程)
解就是
,原來那個方程的解就是
.
Legendre 多項式的意義就是為了研究 Laplace方程的解
數值分析中
- 在最小二乘擬合/函數最佳平方逼近中,法方程組階數較高時可能出現病態。如果採用正交多項式作為基函數,則法方程組化為對角方程組,就會消除病態。勒讓德多項式就是一種正交多項式。
- 高斯型求積公式需要求解勒讓德多項式的零點
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