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
Legendre Differential Equation
المؤلف:
Abramowitz, M. and Stegun, I. A
المصدر:
Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
الجزء والصفحة:
...
22-6-2018
2423
The Legendre differential equation is the second-order ordinary differential equation
![]() |
(1) |
which can be rewritten
![]() |
(2) |
The above form is a special case of the so-called "associated Legendre differential equation" corresponding to the case . The Legendre differential equation has regular singular points at
, 1, and
.
If the variable is replaced by
, then the Legendre differential equation becomes
![]() |
(3) |
derived below for the associated () case.
Since the Legendre differential equation is a second-order ordinary differential equation, it has two linearly independent solutions. A solution which is regular at finite points is called a Legendre function of the first kind, while a solution
which is singular at
is called a Legendre function of the second kind. If
is an integer, the function of the first kind reduces to a polynomial known as the Legendre polynomial.
The Legendre differential equation can be solved using the Frobenius method by making a series expansion with ,
![]() |
![]() |
![]() |
(4) |
![]() |
![]() |
![]() |
(5) |
![]() |
![]() |
![]() |
(6) |
Plugging in,
![]() |
(7) |
![]() |
(8) |
![]() |
(9) |
![]() |
(10) |
![]() |
(11) |
![]() |
(12) |
![]() |
(13) |
(14) |
so each term must vanish and
![]() |
(15) |
![]() |
![]() |
![]() |
(16) |
![]() |
![]() |
![]() |
(17) |
Therefore,
![]() |
![]() |
![]() |
(18) |
![]() |
![]() |
![]() |
(19) |
![]() |
![]() |
![]() |
(20) |
![]() |
![]() |
![]() |
(21) |
![]() |
![]() |
![]() |
(22) |
so the even solution is
![]() |
(23) |
Similarly, the odd solution is
![]() |
(24) |
If is an even integer, the series
reduces to a polynomial of degree
with only even powers of
and the series
diverges. If
is an odd integer, the series
reduces to a polynomial of degree
with only odd powers of
and the series
diverges. The general solution for an integer
is then given by the Legendre polynomials
![]() |
![]() |
(25) |
|
![]() |
![]() |
(26) |
where is chosen so as to yield the normalization
and
is a hypergeometric function.
A generalization of the Legendre differential equation is known as the associated Legendre differential equation.
Moon and Spencer (1961, p. 155) call the differential equation
![]() |
(27) |
the Legendre wave function equation (Zwillinger 1997, p. 124).
REFERENCES:
Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, p. 332, 1972.
Moon, P. and Spencer, D. E. Field Theory for Engineers. New York: Van Nostrand, 1961.
Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, 1997.