馬蒂厄函式(Mathieu function)指馬蒂厄方程的解的總稱。因為馬蒂厄方程的係數是全z平面上的解析函式,因此,馬蒂厄方程的解必為整函式。
基本介紹
- 中文名:馬蒂厄函式
- 外文名:Mathieu function
- 提出者:馬蒂厄
- 解決的問題:橢圓形膜的邊界值問題
- 所屬學科:非線性動力學
馬蒂厄方程,整數階的馬蒂厄函式,非整數階的馬蒂厄函式,連帶馬蒂厄函式,
馬蒂厄方程
馬蒂厄在研究橢圓形膜的邊界值問題時,導出了一個二階常微分方程,其形式為
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當
時,馬蒂厄方程退化為
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當
時,可以得到分情況分別得到整數階的馬蒂厄函式和非整數階的馬蒂厄函式
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整數階的馬蒂厄函式
在很多實際問題中,馬蒂厄方程所描寫的系統稱為參量激勵型的,
代表激勵幅度的大小,當這種激勵並不十分強烈時,可以將它作為數學處理中的微擾參數,若
不能表示為某個整數的平方但可以表示為
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但是馬蒂厄方程應該有兩個線性獨立的解,這就求助於構造獨立解的方法。例如,已知一個解為
,與它線性獨立的另一個解可以用它們的朗斯基行列式求得,即
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非整數階的馬蒂厄函式
上面我們討論了
,其中,
為整數的情形,現在我們來研究
,
為非整數時的情況。與上面的計算方法類似,當
時,退化的馬蒂厄方程的解組為
和
。
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當
,兩個解組可以表示為
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連帶馬蒂厄函式
如果在馬蒂厄方程中用
置換
,則得到下面的微分方程:
![](/img/8/02c/49f986b6cfb8f3691ae6135700a2.jpg)
![](/img/e/8f9/5d9e2961693d9ccc4d033f204978.jpg)
![](/img/d/443/9ffa9fe78452f95fc99d8a8ef42f.jpg)
![](/img/7/163/90625b5967bcaeed52c1bba1cadc.jpg)