Лежандра многочлены
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Лежандра многочлены

Лежандра многочлены, сферические многочлены, специальная система многочленов последовательно возрастающих степеней. Впервые рассматривалась А. Лежандром и П. Лапласом (в 1782—85) независимо друг от друга. Для n = 0,1,2,... Л. м. Р (х) могут быть определены формулой:

  ,

  в частности:

  , , ,

  ,

  ,

   

  и т.д. Все нули многочлена Pn (x) — действительные и лежат в основном промежутке [—1, +1], перемежаясь с нулями многочлена Pn+i (x). Л. м. — ортогональные многочлены с весом 1 на отрезке [—1, +1,]; они образуют полную систему, чем обусловливается возможность разложения в ряд по Л. м. произвольной функции f (x), интегрируемой на отрезке [—1, +1]:

  ,

  где .

  Характер сходимости рядов по Л. м. примерно тот же, что и рядов Фурье.

  Явное выражение для Л. м.:

  .

  Производящая функция:

 

  (Л. м. — коэффициенты при n-й степени в разложении этой функции по степеням t). Рекуррентная формула:

  nPn (x) + (n - 1) Pn-2(x) - (2n - 1) xPn-1(x) = 0.

  Дифференциальное уравнение для Л. м.

 

  возникает при разделении переменных в уравнении Лапласа в сферических координатах. См. также Сферические функции.

 

  Лит.: Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф., Специальные функции. Формулы, графики, таблицы, пер.(перевод) с нем.(немецкий), 2 изд., М., 1968; Лебедев Н. Н., Специальные функции и их приложения, 2 изд., М. — Л., 1963.

  В. Н. Битюцков.