Funkcje Kelvina – funkcje powiązane z funkcjami Bessela zespolonego argumentu. Oznaczane są symbolami:

gdzie jest zmienną zespoloną, a rzeczywisty parametr rzędem funkcji.

Definicje

edytuj
 
Ber(x) for x between 0 and 10.
 
  for   between 0 and 100.
 
Bei(x) for   between 0 and 10.
 
  for   between 0 and 100.
 
Ker(x) for   between 0 and 10.
 
  for x between 0 and 100.
 
Kei(x) for   between 0 and 10.
 
  for   between 0 and 100.

ber(x), bei(x)

edytuj

Funkcje   oraz   są odpowiednio częścią rzeczywistą i zespoloną funkcji Bessela rzędu rzeczywistego   o argumencie zespolonym pomnożonym przez stała matematyczną e podniesioną do potęgi   gdzie   jest jednostką urojoną:

 

Alternatywną definicją jest:

 

gdzie   jest zmodyfikowaną funkcją Bessela pierwszego rodzaju rzędu rzeczywistego.

ker(x), kei(x)

edytuj

Funkcje   oraz   są odpowiednio częścią rzeczywistą i zespoloną podzielonej przez   zmodyfikowanej funkcji Bessela drugiego rodzaju rzędu rzeczywistego   o argumencie zespolonym pomnożonym przez  

 

her(x), hei(x)

edytuj

Funkcje   oraz   są odpowiednio częścią rzeczywistą i zespoloną funkcji Hankela I rodzaju rzędu rzeczywistego   o argumencie zespolonym pomnożonym przez  

 

Funkcje rzędu zerowego

edytuj

W zapisie rząd zerowy funkcji Kelvina opuszcza się, tj. mamy:

 
 
 
 
 
 
 
 

Własności

edytuj

Funkcje Kelvina są rzeczywiste dla rzeczywistych wartości argumentu   W punkcie   przestrzeni zespolonej funkcje Kelvina posiadają punkt rozgałęzienia z wyjątkiem funkcji   oraz   rzędu rzeczywistego całkowitego.

Między funkcjami Kelvina zachodzą związki:

 
 

Funkcje   spełniają równanie różniczkowe:

 

Natomiast funkcje   spełniają równanie różniczkowe:

 

Rozwinięcia

edytuj

Dla funkcji   o rzędzie całkowitym   różnym od zera istnieje następujące rozwinięcie w szereg:

 

gdzie Γ(z) jest funkcją gamma.

W przypadku funkcji   rzędu zerowego istnieje następujące rozwinięcie w szereg:

 

tj.:

 

Dla funkcji   o rzędzie całkowitym   różnym od zera istnieje następujące rozwinięcie w szereg:

 

gdzie Γ(z) jest funkcją gamma.

W przypadku funkcji   rzędu zerowego istnieje następujące rozwinięcie w szereg:

 

tj.

 

Bibliografia

edytuj
  • Watson: A Traetise on the Theory of Bessel Functions, Cambridge University Press, Cambridge.
  • Olver F.W., Maximin L.C.: Bessel Functions.
  • Lozier D.M., et al.: NIST Hanbook of Mathematical Functions, Cambridge University Press, Cambridge.
  • Gradshteyn I.S., Ryzhik I.M.: Tablitsy integralov, ryadov, summ i proizvedeniy, Moskva, (1971).
  • Korn G.A., Korn T.M.: Mathematical Handbook for Scientists and Engineers, McGraw-Hill.