المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

انتاج حمض كلور الماء
6-6-2018
Selenium History
16-12-2018
Carbene reaction with alkenes
18-7-2019
The Free-Radical Chain Reaction
30-9-2020
الهداية بعد الضلالة
18-4-2017
لوحة «حابو» وأهميتها.
2024-02-14

Laguerre Differential Equation  
  
743   02:43 مساءً   date: 13-6-2018
Author : Iyanaga, S. and Kawada, Y.
Book or Source : Encyclopedic Dictionary of Mathematics. Cambridge, MA: MIT Press
Page and Part : ...


Read More
Date: 21-5-2018 1023
Date: 21-5-2018 822
Date: 23-12-2018 913

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){[(n+1)n+(nu+1)(n+1)]a_(n+1)-na_n+lambdaa_n}x^n=0

(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.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.