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 : التفاضل و التكامل :

Prolate Spheroidal Wave Function

المؤلف:  Abramowitz, M. and Stegun, I. A.

المصدر:  "Spheroidal Wave Functions." Ch. 21 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover,

الجزء والصفحة:  ...

23-7-2019

1873

Prolate Spheroidal Wave Function

The wave equation in prolate spheroidal coordinates is

 del ^2Phi+k^2Phi=partial/(partialxi_1)[(xi_1^2-1)(partialPhi)/(partialxi_1)]+partial/(partialxi_2)[(1-xi_2^2)(partialPhi)/(partialxi_2)] 
 +(xi_1^2-xi_2^2)/((xi_1^2-1)(1-xi_2^2))(partial^2Phi)/(partialphi^2)+c^2(xi_1^2-xi_2^2)Phi=0,

(1)

where

 c=1/2ak.

(2)

Substitute in a trial solution

 Phi=R_(mn)(c,xi_1)S_(mn)(c,xi_2)cos; sin(mphi)

(3)

 d/(dxi_1)[(xi_1^2-1)d/(dxi_1)R_(mn)(c,xi_1)]-(lambda_(mn)-c^2xi_1^2+(m^2)/(xi_1^2-1))R_(mn)(c,xi_1)=0.

(4)

The radial differential equation is

 d/(dxi_2)[(xi_2^2-1)d/(dxi_2)S_(mn)(c,xi_2)]-(lambda_(mn)-c^2xi_2^2+(m^2)/(xi_2^2-1))R_(mn)(c,xi_2)=0,

(5)

and the angular differential equation is

 d/(dxi_2)[(1-xi_2^2)d/(dxi_2)S_(mn)(c,xi_2)]-(lambda_(mn)-c^2xi_2^2+(m^2)/(1-xi_2^2))S_(mn)(c,xi_2)=0.

(6)

Note that these are identical (except for a sign change). The prolate angular function of the first kind is given by

 S_(mn)^((1))=<span style={sum_(r=1,3,...)^inftyd_r(c)P_(m+r)^m(eta) for n-m odd; sum_(r=0,2,...)^inftyd_r(c)P_(m+r)^m(eta) for n-m even, " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/ProlateSpheroidalWaveFunction/NumberedEquation7.gif" style="height:64px; width:285px" />

(7)

where P_m^k(eta) is an associated Legendre polynomial. The prolate angular function of the second kind is given by

 S_(mn)^((2))=<span style={sum_(r=...,-1,1,3,...)d_r(c)Q_(m+r)^m(eta) for n-m odd; sum_(r=...,-2,0,2,...)d_r(c)Q_(m+r)^m(eta) for n-m even, " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/ProlateSpheroidalWaveFunction/NumberedEquation8.gif" style="height:86px; width:293px" />

(8)

where Q_k^m(eta) is an associated Legendre function of the second kind and the coefficients d_r satisfy the recurrence relation

 alpha_kd_(k+2)+(beta_k-lambda_(mn))d_k+gamma_kd_(k-2)=0,

(9)

with

alpha_k = ((2m+k+2)(2m+k+1)c^2)/((2m+2k+3)(2m+2k+5))

(10)

beta_k = (m+k)(m+k+1)+(2(m+k)(m+k+1)-2m^2-1)/((2m+2k-1)(2m+2k+3))c^2

(11)

gamma_k = (k(k-1)c^2)/((2m+2k-3)(2m+2k-1)).

(12)

Various normalization schemes are used for the ds (Abramowitz and Stegun 1972, p. 758). Meixner and Schäfke (1954) use

 int_(-1)^1[S_(mn)(c,eta)]^2deta=2/(2n+1)((n+m)!)/((n-m)!).

(13)

Stratton et al. (1956) use

 ((n+m)!)/((n-m)!)=<span style={sum_(r=1,3,...)^(infty)((r+2m)!)/(r!)d_r for n-m odd; sum_(r=0,2,...)^(infty)((r+2m)!)/(r!)d_r for n-m even. " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/ProlateSpheroidalWaveFunction/NumberedEquation11.gif" style="height:102px; width:293px" />

(14)

Flammer (1957) uses

 S_(mn)(c,0)=<span style={P_n^(m+1)(0) for n-m odd; P_n^m(0) for n-m even. " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/ProlateSpheroidalWaveFunction/NumberedEquation12.gif" style="height:46px; width:230px" />

(15)


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Spheroidal Wave Functions." Ch. 21 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 751-759, 1972.

Flammer, C. Spheroidal Wave Functions. Stanford, CA: Stanford University Press, 1957.

Meixner, J. and Schäfke, F. W. Mathieusche Funktionen und Sphäroidfunktionen. Berlin: Springer-Verlag, 1954.

Rhodes, D. R. "On the Spheroidal Functions." J. Res. Nat. Bur. Standards--B. Math. Sci. 74B, 187-209, Jul.-Sep. 1970.

Stratton, J. A.; Morse, P. M.; Chu, L. J.; Little, J. D. C.; and Corbató, F. J. Spheroidal Wave Functions. New York: Wiley, 1956.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي