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24 BESSEL FUNCTIONS

BESSEL'S DIFFERENTIAL EQUATION

24.1

x2y'' + xy' + (x2 - n2)y = 0   n ≥ 0

Solutions of this equation are called Bessel functions of order n.

BESSEL FUNCTIONS OF THE FIRST KIND OF ORDER n

24.2

Jn(x) = xn / 2nΓ(n+1) { 1 - x2 / 2(2n+2) + x4 / 2 · 4(2n+2)(2n+4) - ... }

= ∑k=0 (-1)k(x/2)n+2k / k! Γ(n+k+1)

24.3

J-n(x) = x-n / 2-nΓ(1-n) { 1 - x2 / 2(2-2n) + x4 / 2 · 4(2-2n)(4-2n) - ... }

= ∑k=0 (-1)k(x/2)2k-n / k! Γ(k+1-n)

24.4

J-n(x) = (-1)nJn(x)   n = 0, 1, 2, ...

If n ≠ 0, 1, 2, ..., Jn(x) and J-n(x) are linearly independent.

If n ≠ 0, 1, 2, ..., Jn(x) is bounded at x = 0 while J-n(x) is unbounded.

For n = 0, 1 we have

24.5

J0(x) = 1 - x2 / 22 + x4 / 22 · 42 - x6 / 22 · 42 · 62 + ...

24.6

J1(x) = x / 2 - x3 / 22 · 4 + x5 / 22 · 42 · 6 - x7 / 22 · 42 · 62 · 8 + ...

24.7

J0'(x) = -J1(x)

BESSEL FUNCTIONS OF THE SECOND KIND OF ORDER n

24.8

Yn(x) = { Jn(x) cos nπ - J-n(x) ∕ sin nπ   n ≠ 0, 1, 2, ...

limp→n Jp(x) cos pπ - J-p(x) ∕ sin pπ   n = 0, 1, 2, ... }

This is also called Weber's function or Neumann's function [also denoted by Nn(x)].

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BESSEL FUNCTIONS

BESSEL'S DIFFERENTIAL EQUATION

24.1

x2y'' + xy' + (x2 - n2)y = 0   n ≧ 0

Solutions of this equation are called Bessel functions of order n.

BESSEL FUNCTIONS OF THE FIRST KIND OF ORDER n

24.2

Jn(x) = xn/2nΓ(n + 1) { 1 - x2/2(2n + 2) + x4/2 · 4(2n + 2)(2n + 4) - ... }

     =  Σk = 0 (-1)k(x/2)n + 2k/k! Γ(n + k + 1)

24.3

J-n(x) = x-nJn(x) { 1 - x2/2(2 - 2n) + x4/2 · 4(2 - 2n)(4 - 2n) + ... }

     =  Σk = 0 (-1)k(x/2)2k-n/k! Γ(k + 1 - n)

24.4

J-n(x) = (-1)nJn(x)   n = 0, 1, 2, ...

If n ≠ 0, 1, 2, ..., Jn(x) and J-n(x) are linearly independent.

If n ≠ 0, 1, 2, ..., Jn(x) is bounded at x = 0 while J-n(x) is unbounded.

For n = 0, 1 we have

24.5

J0(x) = 1 - x2/22 + x4/22 · 42 - x6/22 · 42 · 62 + ...

24.6

J1(x) = x/2 - x3/22 · 4 + x5/22 · 42 · 6 - x7/22 · 42 · 62 · 8 + ...

24.7

J0'(x) = -J1(x)

BESSEL FUNCTIONS OF THE SECOND KIND OF ORDER n

24.8

Yn(x) = {Jn(x) cos nπ - J-n(x)/sin nπ   n ≠ 0, 1, 2, ...

 &emsp

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I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Marco8Ing di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Termofluidodinamica M e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Bologna o del prof Rossi Di Schio Eugenia.
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