1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : المعادلات التفاضلية و التكاملية : معادلات تفاضلية :

Laguerre Differential Equation

المؤلف:  Iyanaga, S. and Kawada, Y.

المصدر:  Encyclopedic Dictionary of Mathematics. Cambridge, MA: MIT Press

الجزء والصفحة:  ...

13-6-2018

1047

Laguerre Differential Equation

 

The Laguerre differential equation is given by

(1)

Equation (1) is a special case of the more general associated Laguerre differential equation, defined by

(2)

where lambda and nu are real numbers (Iyanaga and Kawada 1980, p. 1481; Zwillinger 1997, p. 124) with nu=0.

The general solution to the associated equation (2) is

 t=C_1U(-lambda,1+nu,x)+C_2L_lambda^nu(x),

(3)

where U(a,b,x) is a confluent hypergeometric function of the first kind and L_lambda^nu(x) is a generalized Laguerre polynomial.

Note that in the special case lambda=0, the associated Laguerre differential equation is of the form

(4)

so the solution can be found using an integrating factor

mu = exp(intP(x)dx)

(5)

= exp(int(nu+1-x)/xdx)

(6)

= exp[(nu+1)lnx-x]

(7)

= x^(nu+1)e^(-x),

(8)

as

y = C_1int(dx)/mu+C_2

(9)

= C_1int(e^x)/(x^(nu+1))dx+C_2

(10)

= C_2-C_1x^(-nu)E_(1+nu)(-x),

(11)

where E_n(x) is the En-function.

The associated Laguerre differential equation has a regular singular point at 0 and an irregular singularity at infty. It can be solved using a series expansion,

xsum_(n=2)^(infty)n(n-1)a_nx^(n-2)+(nu+1)sum_(n=1)^(infty)na_nx^(n-1)-xsum_(n=1)^(infty)na_nx^(n-1)+lambdasum_(n=0)^(infty)a_nx^n=0

(12)

sum_(n=2)^(infty)n(n-1)a_nx^(n-1)+(nu+1)sum_(n=1)^(infty)na_nx^(n-1)-sum_(n=1)^(infty)na_nx^n+lambdasum_(n=0)^(infty)a_nx^n=0

(13)

sum_(n=1)^(infty)(n+1)na_(n+1)x^n+(nu+1)sum_(n=0)^(infty)(n+1)a_(n+1)x^n-sum_(n=1)^(infty)na_nx^n+lambdasum_(n=0)^(infty)a_nx^n=0

(14)

[(nu+1)a_1+lambdaa_0]+sum_(n=1)^(infty)<span style={[(n+1)n+(nu+1)(n+1)]a_(n+1)-na_n+lambdaa_n}x^n=0 " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/LaguerreDifferentialEquation/Inline33.gif" style="height:44px; width:441px" />

(15)

[(nu+1)a_1+lambdaa_0]+sum_(n=1)^(infty)[(n+1)(n+nu+1)a_(n+1)+(lambda-n)a_n]x^n=0.

(16)

This requires

a_1 = -lambda/(nu+1)a_0

(17)

a_(n+1) = (n-lambda)/((n+1)(n+nu+1))a_n

(18)

for n>1. Therefore,

 a_(n+1)=(n-lambda)/((n+1)(n+nu+1))a_n

(19)

for n=1, 2, ..., so

y = sum_(n=0)^(infty)a_nx^n

(20)

= a_0_1F_1(-lambda,nu+1,x)

(21)

= a_0[1-lambda/(nu+1)x-(lambda(1-lambda))/(2(nu+1)(nu+2))x^2-(lambda(1-lambda)(2-lambda))/(2·3(nu+1)(nu+2)(nu+3))x^3+...].

(22)

If lambda is a nonnegative integer, then the series terminates and the solution is given by

 y=a_0(lambda!L_lambda^nu(x))/((nu+1)_lambda),

(23)

where L_lambda^nu(x) is an associated Laguerre polynomial and (a)_n is a Pochhammer symbol. In the special case nu=0, the associated Laguerre polynomial collapses to a usual Laguerre polynomial and the solution collapses to

 y=a_0L_lambda(x).

(24)

 


REFERENCES:

Iyanaga, S. and Kawada, Y. (Eds.). Encyclopedic Dictionary of Mathematics. Cambridge, MA: MIT Press, p. 1481, 1980.

Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, p. 120, 1997.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي