Jakobijevi polinomi

Jakobijevi polinomi, često zvani i hipergeometrijski polinomi su klasični ortogonalni polinom predstavljeni formulom:

Gegenbauerovi polinomi, Ležandrovi polinomi i Čebiševljevi polinomi predstavljaju specijalni slučaj Jakobijevih polinoma. Jakobijeve polinome otkrio je 1859. nemački matematičar Karl Gustav Jakobi.

Diferencijalna jednačina

uredi

Jakobijevi polinomi predstavljaju rešenje linerane homogene diferencijalne jednačine drugoga reda:

 

Definicija

uredi

Jakobijevi polinomi definisani su pomoću hipergeometrijske funkcije:

 

gde   predstavlja Pohhamerov simbol. U tom slučaju razvojem se dobija:

 

Rodrigezova formula

uredi

Jakobijevi polinomi mogu da se definišu i pomoću Rodrigezove formule:

 

Generirajuća funkcija

uredi

Generirajuća funkcija Jakobijevih polinoma je:

 

gde

 

Rekurzija

uredi

Relacije rekurzije za Jakobijeve polinome su:

 

Nekoliko prvih polinoma je:

 
 
 

Izraz za realni argument

uredi

Za realno x Jakobijevi polinomi mogu da se pišu i kao:

 

gde su s ≥ 0 i n-s ≥ 0, a za celobrojno n

 

U gornjoj jednačini Γ(z) je gama funkcija. U specijalnom slučaju, kada su n, n+α, n+β, and n+α+β nenegativni celi brojevi Jakobijevi polinomi mogu da se napišu kao:

 

Ortogonalnost

uredi

Jakobijevi polinomi za α > -1 i β > -1 zadovoljavaju uslov ortogonalnosti:

 

Težinska funkcija je bila:

 .

Oni nisu ortonormalni, a za normalizaciju:

 

Simetrija

uredi

Jakobijevi polinomi zadovoljavaju sledeće relacije simetrije:

 

pa je

 

Asimptotski izrazi

uredi

Za x unutar intervala [-1, 1], asimptotska vrednost Pn(α,β) za veliki n dan je:

 

gde

 

Asimptote blizu ±1 dane su sa:

 

Veza sa Vignerovom d-matricom

uredi

Jakobijevi polinomi povezani su sa Vignerovom D-matricom:

 

Literatura

uredi