| A TREATISE ON THE THEORY OF BESSEL FUNCTIONS by G. N. WATSON 1 9 4 5 |
Дж. Н. ВАТСОН ТЕОРИЯ БЕССЕЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ Перевод со 2-го английского издания В. С. БЕРМАНА |
|||
1949 ИЗДАТЕЛЬСТВО ИНОСТРАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА |
||||
![]() |
| Предисловие к русскому изданию | 5 | ||||||||||||
| Предисловие к первому английскому изданию | 7 | ||||||||||||
| Предисловие ко второму английскому изданию | 8 | ||||||||||||
| ГЛАВА I БЕССЕЛЕВЫ ФУНКЦИИ | |||||||||||||
| 1.1. | Дифференциальное уравнение Риккати | 9 | |||||||||||
| 1.2. | Механическая задача Даниила Бернулли | 11 | |||||||||||
| 1.3. | Механическая задача Эйлера | 13 | |||||||||||
| 1.4. | Исследования Лагранжа, Карлини и Лапласа | 14 | |||||||||||
| 1.5. | Исследования Фурье | 17 | |||||||||||
| 1.6. | Исследования Пуассона | 18 | |||||||||||
| 1.7. | Исследования Бесселя | 21 | |||||||||||
| ГЛАВА II БЕССЕЛЕВЫ ФУНКЦИИ | |||||||||||||
| 2.1. | Определение бесселевых функций с целым индексом | 23 | |||||||||||
| 2.11. | Ряд для | 24 | |||||||||||
| 2.12. | Рекуррентные формулы | 26 | |||||||||||
| 2.13. | Дифференциальные уравнения для | 28 | |||||||||||
| 2.2. | Интеграл Бесселя для бесселевых функций с целым индексом | 28 | |||||||||||
| 2.21. | Различные формы интеграла Парсеваля | 30 | |||||||||||
| 2.22. | Разложения в ряды по бесселевым функциям, полученные Якоби | 31 | |||||||||||
| 2.3. | Интеграл Пуассона | 33 | |||||||||||
| 2.31. | Исследование интеграла Пуассона Бесселем | 35 | |||||||||||
| 2.32. | Преобразование интеграла Пуассона, данное Якоби | 36 | |||||||||||
| 2.321. | Доказательство формулы преобразования Якоби | 37 | |||||||||||
| 2.322. | Доказательство Лиувилля | 38 | |||||||||||
| 2.323. | Доказательство Шлефли | 38 | |||||||||||
| 2.33. | Об одном применении формулы Якоби | 39 | |||||||||||
| 2.4. | Теорема сложения для бесселевых функций | 40 | |||||||||||
| 2.5. | Ряд Хансена для квадратов и произведений бесселевых функций | 40 | |||||||||||
| 2.6. | Интеграл Неймана для | 41 | |||||||||||
| 2.61. | Ряд Неймана для | 43 | |||||||||||
| 2.7. | Разложение Шлемильха функции zm в ряд по бесселевым функциям | 43 | |||||||||||
| 2.71. | Разложение Шлемильха вида | 46 | |||||||||||
| 2.72. | Разложение функции z2m в ряд по квадратам бесселевых функций, данное Нейманом | 47 | |||||||||||
| ГЛАВА III БЕССЕЛЕВЫ ФУНКЦИИ | |||||||||||||
| 3.1. | Обобщение дифференциального уравнения Бесселя | 49 | |||||||||||
| 3.11. | Функции, индекс которых равен половине нечетного числа | 52 | |||||||||||
| 3.12. | Фундаментальная система решений уравнения Бесселя | 53 | |||||||||||
| 3.13. | Общие свойства функции Jν(z) | 55 | |||||||||||
| 3.2. | Рекуррентные формулы для Jν(z) | 56 | |||||||||||
| 3.21. | Бесселевы функции с комплексным индексом | 57 | |||||||||||
| 3.3. | Представление функции Jν(z) с помощью интеграла Пуассона, данное Ломмелем | 58 | |||||||||||
| 3.31. | Неравенства, получаемые из интеграла Пуассона | 61 | |||||||||||
| 3.32. | Обобщение интеграла Пуассона, данное Гегенбауэром | 61 | |||||||||||
| 3.33. | Двойной интеграл Гегенбауэра типа Пуассона | 63 | |||||||||||
| 3.4. | Выражение функции J±(n+½)(z) в конечном виде | 65 | |||||||||||
| 3.41. | Обозначения для функций, порядок которых равен половине нечетного числа | 68 | |||||||||||
| 3.5. | Второе решение уравнения Бесселя с целым индексом | 70 | |||||||||||
| 3.51. | Разложение функции Y0(z) в ряд по возрастающим | 72 | |||||||||||
| 3.52. | Разложение Yn(z) в ряд по возрастающим | 74 | |||||||||||
| 3.53. | Определение функции Yν(z) | 76 | |||||||||||
| 3.54. | Функция ВебераШлефли второго рода | 77 | |||||||||||
| 3.55. | Определение функции второго рода по Гейне | 78 | |||||||||||
| 3.56. | Рекуррентные формулы для Yν(z) и Yν(z) | 79 | |||||||||||
| 3.57. | Функция Неймана второго рода | 80 | |||||||||||
| 3.571. | Интеграл типа Пуассона для Y (0)(z) | 81 | |||||||||||
| 3.572. | Ряд Стокса для интеграла ПуассонаНеймана | 83 | |||||||||||
| 3.58. | Определение функции Y (n)(z) по Нейману | 84 | |||||||||||
| 3.581. | Разложение функции Y (n)(z) по Нейману | 85 | |||||||||||
| 3.582. | Степенной ряд для Un(z) | 87 | |||||||||||
| 3.583. | Интеграл типа Пуассона | 87 | |||||||||||
| 3.6. | Функции третьего рода | 88 | |||||||||||
| 3.61. | Соотношение между бесселевыми функциями первого, второго и третьего рода | 89 | |||||||||||
| 3.62. | Бесселевы функции от аргумента | 89 | |||||||||||
| 3.63. | Фундаментальные системы решений уравнения Бесселя | 90 | |||||||||||
| 3.7. | Функции Бесселя от чисто мнимого аргумента | 91 | |||||||||||
| 3.71. | Формулы для Iν(z) и Kν(z) | 93 | |||||||||||
| 3.8. | Функции Томсона ber(z) и bei(z) и их обобщения | 95 | |||||||||||
| 3.9. | Определение цилиндрических функций | 97 | |||||||||||
| ГЛАВА IV ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ | |||||||||||||
| 4.1. | Решение уравнения Риккати методом Даниила Бернулли | 99 | |||||||||||
| 4.11. | Бернуллиевы преобразования уравнения Риккати | 99 | |||||||||||
| 4.12. | Предельный вид уравнения Риккати с | 100 | |||||||||||
| 4.13. | Решение уравнения Риккати методом Эйлера | 101 | |||||||||||
| 4.14. | Общее решение уравнения Риккати, данное Кэли | 102 | |||||||||||
| 4.15. | Уравнение Риккати в канонической форме Шлефли | 104 | |||||||||||
| 4.16. | Различные исследования уравнения Риккати | 105 | |||||||||||
| 4.2. | Обобщенное уравнение Риккати | 106 | |||||||||||
| 4.21. | Теоремы Эйлера об обобщенном уравнении Риккати | 107 | |||||||||||
| 4.3. | Различные преобразования уравнения Бесселя | 108 | |||||||||||
| 4.31. | Преобразования уравнения Бесселя по методу Ломмеля | 110 | |||||||||||
| 4.32. | Дифференциальное уравнение Мальмстена | 113 | |||||||||||
| 4.4. | Обозначения Похгаммера для обобщенных гипергеометрических рядов | 113 | |||||||||||
| 4.41. | Различные решения в виде рядов | 114 | |||||||||||
| 4.42. | Соотношения между решениями в виде рядов | 116 | |||||||||||
| 4.43. | Дифференциальное уравнение Шарпа | 118 | |||||||||||
| 4.5. | Уравнения выше второго порядка | 119 | |||||||||||
| 4.6. | Символическое решение дифференциальных уравнений | 122 | |||||||||||
| 4.7. | Классификация элементарных трансцендентных функций по Лиувиллю | 124 | |||||||||||
| 4.71. | Первая теорема Лиувилля о линейных дифференциальных уравнениях | 125 | |||||||||||
| 4.72. | Вторая теорема Лиувилля о линейных дифференциальных уравнениях | 129 | |||||||||||
| 4.73. | Теорема Лиувилля об отсутствии у уравнения Бесселя алгебраических интегралов | 131 | |||||||||||
| 4.74. | О невозможности интегрирования уравнения Бесселя в конечном виде | 134 | |||||||||||
| 4.75. | О неинтегрируемости уравнения Риккати в конечном виде | 137 | |||||||||||
| 4.8. | Решения уравнения Лапласа | 137 | |||||||||||
| 4.81. | Решения волновых уравнений | 139 | |||||||||||
| 4.82. | Теоремы, получаемые из решений уравнений математической физики | 141 | |||||||||||
| 4.83. | Решения волнового уравнения в пространстве p измерений | 142 | |||||||||||
| 4.84. | Решение обобщенного волнового уравнения, данное Бэйтменом | 144 | |||||||||||
| ГЛАВА V РАЗЛИЧНЫЕ СВОЙСТВА | |||||||||||||
| 5.1. | Неопределенные интегралы, содержащие одну бесселеву функцию | 146 | |||||||||||
| 5.11. | Интегралы Ломмеля, содержащие две цилиндрические функции | 147 | |||||||||||
| 5.12. | Неопределенные интегралы, содержащие две цилиндрические функции; второй метод Ломмеля | 149 | |||||||||||
| 5.13. | Интеграл Сонина, содержащий две цилиндрические функции | 151 | |||||||||||
| 5.14. | Формула приведения Шафхейтлина | 151 | |||||||||||
| 5.2. | Разложения в ряды по бесселевым функциям | 152 | |||||||||||
| 5.21. | Разложение функции Бесселя в ряд по бесселевым функциям | 153 | |||||||||||
| 5.22. | Разложение Ломмеля для | 154 | |||||||||||
| 5.23. | Разложение функции Бесселя в ряд по бесселевым функциям | 157 | |||||||||||
| 5.3. | Формула сложения для бесселевых функций | 158 | |||||||||||
| 5.4. | Произведения бесселевых функций | 160 | |||||||||||
| 5.41. | Произведение рядов, представляющих бесселевы функции | 162 | |||||||||||
| 5.42. | Произведения, содержащие бесселевы функции второго рода | 164 | |||||||||||
| 5.43. | Представление | 165 | |||||||||||
| 5.5. | Разложение (z/2)μ+ν в виде ряда произведений бесселевых функций | 166 | |||||||||||
| 5.51. | Ряды Ломмеля по квадратам бесселевых функций | 166 | |||||||||||
| 5.6. | Формулы, содержащие непрерывные дроби | 168 | |||||||||||
| 5.7. | Выражение Хансена для | 169 | |||||||||||
| 5.71. | Бесселевы функции как пределы функций Лежандра | 170 | |||||||||||
| 5.72. | Интегралы, связанные с формулой Мелера | 172 | |||||||||||
| 5.73. | Формулы Ольбрихта | 174 | |||||||||||
| ГЛАВА VI ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ | |||||||||||||
| 6.1. | Обобщение интеграла Пуассона | 176 | |||||||||||
| 6.11. | Видоизменения контурных интегралов Ханкеля | 182 | |||||||||||
| 6.12. | Интегральные представления функций третьего рода | 184 | |||||||||||
| 6.13. | Обобщенные интегралы МелераСонина | 186 | |||||||||||
| 6.14. | Символические формулы Харгрейва и Макдональда | 188 | |||||||||||
| 6.15. | Интегралы типа Пуассона для | 189 | |||||||||||
| 6.16. | Интегралы Бассета для | 190 | |||||||||||
| 6.17. | Обобщения Уиттекера интегралов Ханкеля | 192 | |||||||||||
| 6.2. | Обобщения интеграла Бесселя | 194 | |||||||||||
| 6.21. | Интегралы, представляющие функции второго и третьего рода | 197 | |||||||||||
| 6.22. | Интегралы, представляющие | 200 | |||||||||||
| 6.23. | Формулы Харди для интегралов типа | 203 | |||||||||||
| 6.24. | Обобщение интегрела Бесселя, полученное Тейзингером | 204 | |||||||||||
| 6.3. | Эквивалентность интегральных представлений функции | 206 | |||||||||||
| 6.31. | Преобразование Шлефли | 206 | |||||||||||
| 6.32. | Преобразование Пуассона | 207 | |||||||||||
| 6.33. | Преобразование Мальмстена | 208 | |||||||||||
| 6.4. | Интеграл Эйри | 210 | |||||||||||
| 6.5. | Интегральные представления бесселевых функций по Барнсу | 212 | |||||||||||
| 6.51. | Представления Барнса для функций третьего рода | 214 | |||||||||||
| ГЛАВА VII АСИМПТОТИЧЕСКИЕ РАЗЛОЖЕНИЯ | |||||||||||||
| 7.1. | Асимптотические формулы для | 217 | |||||||||||
| 7.2. | Асимптотические разложения Ханкеля для | 219 | |||||||||||
| 7.21. | Асимптотические разложения | 222 | |||||||||||
| 7.22. | Явление Стокса | 224 | |||||||||||
| 7.23. | Асимптотические разложения | 226 | |||||||||||
| 7.24. | Асимптотические разложения ber(z) и bei(z) | 227 | |||||||||||
| 7.25. | Асимптотические разложения в форме Адамара | 228 | |||||||||||
| 7.3. | Формулы для остатков асимптотических разложений | 229 | |||||||||||
| 7.31. | Исследования Стилтьеса функций | 231 | |||||||||||
| 7.32. | Знаки остатков в асимптотических разложениях, соответствующих | 233 | |||||||||||
| 7.33. | Формулы Вебера для остатков в разложениях функций третьего рода | 236 | |||||||||||
| 7.34. | Приближенные выражения для остатков асимптотических разложений | 238 | |||||||||||
| 7.35. | Следствия из интегралов Шафхейтлина | 241 | |||||||||||
| 7.4. | Асимптотические разложения бесселевых функций по Шлефли | 242 | |||||||||||
| 7.5. | Асимптотические разложения бесселевых функций по Барнсу | 247 | |||||||||||
| 7.51. | Асимптотические разложения произведений бесселевых функций | 248 | |||||||||||
| ГЛАВА VIII БЕССЕЛЕВЫ ФУНКЦИИ | |||||||||||||
| 8.1. | Бесселевы функции с большим индексом | 252 | |||||||||||
| 8.11. | Первое обобщение формулы Карлини, данное Мейсселем | 253 | |||||||||||
| 8.12. | Второе разложение Мейсселя | 254 | |||||||||||
| 8.2. | Принцип стационарной фазы. Бесселевы функции с индексом, равным аргументу | 256 | |||||||||||
| 8.21. | Третье разложение Мейсселя | 259 | |||||||||||
| 8.22. | Приложение принципа Кельвина к функции | 260 | |||||||||||
| 8.3. | Метод перевала | 262 | |||||||||||
| 8.31. | Построение контуров Дебая в случае вещественных переменных | 264 | |||||||||||
| 8.32. | Геометрические свойства контуров Дебая | 266 | |||||||||||
| 8.4. | Асимптотическое разложение для | 267 | |||||||||||
| 8.41. | Асимптотические разложения для | 270 | |||||||||||
| 8.42. | Асимптотические разложения бесселевых функций, порядок и индекс которых приблизительно равны | 272 | |||||||||||
| 8.43. | Асимптотические формулы для промежуточных областей | 275 | |||||||||||
| 8.5. | Общие свойства | 280 | |||||||||||
| 8.51. | Одна лемма относительно функции | 283 | |||||||||||
| 8.52. | Монотонность отношения | 284 | |||||||||||
| 8.53. | Свойства функций | 286 | |||||||||||
| 8.54. | Монотонность функций | 287 | |||||||||||
| 8.55. | Монотонность отношения | 288 | |||||||||||
| 8.6. | Асимптотические разложения бесселевых функций с большим комплексным индексом | 289 | |||||||||||
| 8.61. | Форма контуров Дебая в случае комплексных переменных | 291 | |||||||||||
| 8.7. | Неравенство Каптейна для | 295 | |||||||||||
| ГЛАВА IX ПОЛИНОМЫ, СВЯЗАННЫЕ | |||||||||||||
| 9.1. | Определение полинома Неймана | 298 | |||||||||||
| 9.11. | Рекуррентные формулы для | 301 | |||||||||||
| 9.12. | Дифференциальное уравнение для | 303 | |||||||||||
| 9.13. | Контурные интегралы Неймана, связанные с функциями | 304 | |||||||||||
| 9.14. | Интеграл Неймана для функции | 305 | |||||||||||
| 9.15. | Исследование Сониным интеграла Неймана | 307 | |||||||||||
| 9.16. | Производящая функция для | 309 | |||||||||||
| 9.17. | Неравенство типа Каптейна для функции | 310 | |||||||||||
| 9.2. | Обобщение полинома Неймана, данное Гегенбауэром | 310 | |||||||||||
| 9.3. | Полиномы Шлефли | 312 | |||||||||||
| 9.31. | Формулы, связывающие полиномы Неймана и Шлефли | 314 | |||||||||||
| 9.32. | Выражение Графа для полинома | 315 | |||||||||||
| 9.33. | Интеграл Крелье для полинома | 316 | |||||||||||
| 9.34. | Разложение | 317 | |||||||||||
| 9.4. | Определение полинома Неймана | 318 | |||||||||||
| 9.41. | Рекуррентные формулы для | 320 | |||||||||||
| 9.5. | Обобщение полинома Неймана | 320 | |||||||||||
| 9.6. | Определение полиномов Ломмеля | 322 | |||||||||||
| 9.61. | Явное представление полиномов Ломмеля | 323 | |||||||||||
| 9.62. | Свойства полиномов Ломмеля | 325 | |||||||||||
| 9.63. | Рекуррентные формулы для полиномов Ломмеля | 326 | |||||||||||
| 9.64. | Трехчленные соотношения, связывающие полиномы Ломмеля | 328 | |||||||||||
| 9.65. | Предельное соотношение Гурвица для полиномов Ломмеля | 330 | |||||||||||
| 9.7. | Видоизмененное обозначение для полиномов Ломмеля | 331 | |||||||||||
| 9.71. | Вещественность корней полинома | 332 | |||||||||||
| 9.72. | Отрицательные корни полинома | 333 | |||||||||||
| 9.73. | Положительные и комплексные корни полинома | 334 | |||||||||||
| ГЛАВА X ФУНКЦИИ, СВЯЗАННЫЕ | |||||||||||||
| 10.1. | Функции Jν(z) и Eν(z) в исследованиях Ангера и Вебера | 336 | |||||||||||
| 10.11. | Формулы Вебера, связывающие функции Вебера с функциями Ангера | 339 | |||||||||||
| 10.12. | Рекуррентные формулы для | 340 | |||||||||||
| 10.13. | Интегралы, выражающиеся через функции Ангера и Вебера | 341 | |||||||||||
| 10.14. | Асимптотические разложения функций АнгераВебера от большого аргумента | 342 | |||||||||||
| 10.15. | Асимптотические разложения функций АнгераВебера с большим индексом и аргументом | 345 | |||||||||||
| 10.2. | Обобщения интеграла Эйри, данные Харди | 348 | |||||||||||
| 10.21. | Вычисление интегралов ЭйриХарди с четным индексом | 350 | |||||||||||
| 10.22. | Вычисление интегралов ЭйриХарди с нечетным индексом | 351 | |||||||||||
| 10.3. | Числа Коши | 354 | |||||||||||
| 10.31. | Функции Бурже и Джулиани | 355 | |||||||||||
| 10.4. | Определение функции Струве | 357 | |||||||||||
| 10.41. | Интеграл по петле для функции | 360 | |||||||||||
| 10.42. | Асимптотическое разложение функции | 362 | |||||||||||
| 10.43. | Асимптотическое разложение функции Струве с большим индексом | 364 | |||||||||||
| 10.44. | Соотношение между функциями | 366 | |||||||||||
| 10.45. | О знаке функции Струве | 367 | |||||||||||
| 10.46. | Интеграл Тейзингера | 369 | |||||||||||
| 10.5. | Интеграл Уиттекера | 369 | |||||||||||
| 10.6. | Функции, составляющие функцию | 372 | |||||||||||
| 10.61. | Рекуррентные формулы для | 374 | |||||||||||
| 10.62. | Ряды для | 375 | |||||||||||
| 10.63. | Разложение Графа для функции | 376 | |||||||||||
| 10.7. | Определение функций Ломмеля | 377 | |||||||||||
| 10.71. | Построение функции | 379 | |||||||||||
| 10.72. | Рекуррентные формулы для функций Ломмеля | 380 | |||||||||||
| 10.73. | Функции Ломмеля | 380 | |||||||||||
| 10.74. | Функции, выражающиеся через функции Ломмеля | 382 | |||||||||||
| 10.75. | Асимптотическое разложение для | 383 | |||||||||||
| 10.8. | Полуцилиндрические функции | 385 | |||||||||||
| 10.81. | Теорема сложения для полуцилиндрических функций | 386 | |||||||||||
| 10.82. | Функциональные уравнения Нильсена | 387 | |||||||||||
| ГЛАВА XI ТЕОРЕМЫ СЛОЖЕНИЯ | |||||||||||||
| 11.1. | Общие сведения о теоремах сложения | 391 | |||||||||||
| 11.2. | Теорема сложения Неймана | 391 | |||||||||||
| 11.3. | Обобщение формулы Неймана, данное Графом | 392 | |||||||||||
| 11.4. | Теорема сложения Гегенбауэра | 394 | |||||||||||
| 11.41. | Видоизмененная форма теоремы сложения Гегенбауэра | 396 | |||||||||||
| 11.42. | Исследование теоремы сложения, данное Гегенбауэром | 400 | |||||||||||
| 11.5. | Вырожденная форма теоремы сложения | 401 | |||||||||||
| 11.6. | Разложение Бэйтмена | 403 | |||||||||||
| ГЛАВА XII ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ИНТЕГРАЛЫ | |||||||||||||
| 12.1. | Различные типы определенных интегралов | 406 | |||||||||||
| 12.11. | Первый определенный интеграл Сонина | 406 | |||||||||||
| 12.12. | Первый интеграл Сонина (геометрическое доказательство) | 408 | |||||||||||
| 12.13. | Второй определенный интеграл Сонина | 410 | |||||||||||
| 12.14. | Определенный интеграл Гегенбауэра | 412 | |||||||||||
| 12.2. | Интегралы, получаемые из разложения Бэйтмена | 414 | |||||||||||
| 12.21. | Тригонометрические интегралы Каптейна | 415 | |||||||||||
| 12.22. | Метод вычисления определенных интегралов, данный Харди | 416 | |||||||||||
| 12.3. | Интеграл Чессина для функции | 418 | |||||||||||
| ГЛАВА XIII НЕСОБСТВЕННЫЕ ИНТЕГРАЛЫ | |||||||||||||
| 13.1. | Различные типы несобственных интегралов | 419 | |||||||||||
| 13.2. | Интеграл Липшица с обобщениями Ханкеля | 420 | |||||||||||
| 13.21. | Интегралы ЛипшицаХанкеля, выраженные через функции Лежандра | 423 | |||||||||||
| 13.22. | Приложения формулы сложения к интегралам ЛипшицаХанкеля | 425 | |||||||||||
| 13.23. | Выводы Гегенбауэра из интегралов Липшица и Ханкеля | 427 | |||||||||||
| 13.24. | Несобственный интеграл Вебера по Шафхейтлину | 428 | |||||||||||
| 13.3. | Первый экспоненциальный интеграл Вебера и его обобщения | 430 | |||||||||||
| 13.31. | Второй экспоненциальный интеграл Вебера | 432 | |||||||||||
| 13.32. | Обобщения второго экспоненциального интеграла Вебера | 433 | |||||||||||
| 13.33. | Интеграл Струве, содержащий произведения бесселевых функций | 434 | |||||||||||
| 13.4. | Разрывный интеграл Вебера и Шафхейтлина | 436 | |||||||||||
| 13.41. | Критический случай интеграла ВебераШафхейтлина | 440 | |||||||||||
| 13.42. | Частные случаи разрывных интегралов | 443 | |||||||||||
| 13.43. | Исследование интеграла ВебераШафхейтлина, данное Гегенбауэром | 445 | |||||||||||
| 13.44. | Исследование интеграла ВебераШафхейтлина, данное Гублером | 447 | |||||||||||
| 13.45. | Видоизменение интеграла ВебераШафхейтлина | 449 | |||||||||||
| 13.46. | Обобщения интеграла ВебераШафхейтлина | 450 | |||||||||||
| 13.47. | Разрывные интегралы Сонина и Гегенбауэра | 455 | |||||||||||
| 13.48. | Задача о случайных перемещениях | 460 | |||||||||||
| 13.49. | Разрывные интегралы Галлопа и Харди | 462 | |||||||||||
| 13.5. | Вычисление определенных интегралов посредством интегрирования по контуру | 464 | |||||||||||
| 13.51. | Интеграл Ханкеля, содержащий одну бесселеву функцию | 465 | |||||||||||
| 13.52. | Обобщение интеграла Ханкеля | 469 | |||||||||||
| 13.53. | Интегралы Ханкеля, содержащие произведение бесселевых функций | 470 | |||||||||||
| 13.54. | Обобщения интеграла Никольсона | 473 | |||||||||||
| 13.55. | Интегралы Сонина | 474 | |||||||||||
| 13.6. | Новый метод вычисления определенных интегралов | 476 | |||||||||||
| 13.61. | Интегралы, содержащие произведения бесселевых функций | 479 | |||||||||||
| 13.7. | Интегральные представления произведений бесселевых функций | 482 | |||||||||||
| 13.71. | Представление произведения | 483 | |||||||||||
| 13.72. | Интегральные представления произведений, данные Никольсоном | 483 | |||||||||||
| 13.73. | Интеграл Никольсона для | 485 | |||||||||||
| 13.74. | Следствия интеграла Никольсона | 490 | |||||||||||
| 13.75. | Асимптотическое разложение для | 493 | |||||||||||
| 13.8. | Интегралы Рамануджана | 494 | |||||||||||
| ГЛАВА XIV КРАТНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ | |||||||||||||
| 14.1. | Задачи, связанные с кратными интегралами | 496 | |||||||||||
| 14.2. | Несобственные интегралы Вебера | 496 | |||||||||||
| 14.3. | Общее исследование интеграла Неймана | 499 | |||||||||||
| 14.4. | Повторный интеграл Ханкеля | 502 | |||||||||||
| 14.41. | Аналог леммы РиманаЛебега | 502 | |||||||||||
| 14.42. | Обращение повторного интеграла Ханкеля | 504 | |||||||||||
| 14.43. | Существенная часть пути интегрирования в повторном интеграле Ханкеля | 505 | |||||||||||
| 14.44. |
| 506 | |||||||||||
| 14.45. | Доказательство интегральной теоремы Ханкеля | 508 | |||||||||||
| 14.46. | Замечания относительно первоначального доказательства теоремы Ханкеля | 510 | |||||||||||
| 14.5. | Распространение теоремы Ханкеля на произвольные цилиндрические функции | 511 | |||||||||||
| 14.51. | Обобщение теоремы Ханкеля на случай | 512 | |||||||||||
| 14.52. | Интегральная теорема Вебера | 516 | |||||||||||
| 14.6. | Формулировка интегральной теоремы Неймана | 518 | |||||||||||
| 14.61. | Аналог леммы РиманаЛебега | 519 | |||||||||||
| 14.62. | Обращение повторного интеграла Неймана | 520 | |||||||||||
| 14.63. | Доказательство интегральной теоремы Неймана | 521 | |||||||||||
| 14.64. | Исследование интеграла Неймана, данное Мелером | 523 | |||||||||||
| ГЛАВА XV КОРНИ | |||||||||||||
| 15.1. | Задачи, связанные с корнями бесселевых функций | 525 | |||||||||||
| 15.2. | Теорема БесселяЛоммеля о корнях функции | 526 | |||||||||||
| 15.21. | Отсутствие кратных корней у цилиндрических функций | 528 | |||||||||||
| 15.22. | Чередование корней бесселевых функций | 528 | |||||||||||
| 15.23. | Теорема Диксона о чередовании корней | 529 | |||||||||||
| 15.24. | Чередование корней цилиндрических функций с | 530 | |||||||||||
| 15.25. | Теорема Ломмеля о вещественности корней функции | 530 | |||||||||||
| 15.26. | Аналог теоремы Ломмеля для функций второго рода | 531 | |||||||||||
| 15.27. | Теорема Гурвица о корнях функции | 532 | |||||||||||
| 15.28. | Гипотеза Бурже | 533 | |||||||||||
| 15.3. | Элементарные свойства корней функции | 534 | |||||||||||
| 15.31. | Стационарные значения цилиндрических функций | 536 | |||||||||||
| 15.32. | Исследование корней функции | 538 | |||||||||||
| 15.33. | Теоремы типа Шафхейтлина для | 540 | |||||||||||
| 15.34. | Теоремы типа Шафхейтлина для | 541 | |||||||||||
| 15.35. | Корни цилиндрических функций со сколь угодно большим индексом (по Шафхейтлину) | 543 | |||||||||||
| 15.36. | Теорема Бохера о корнях функции | 545 | |||||||||||
| 15.4. | О числе корней функции | 546 | |||||||||||
| 15.41. | Выражение функции | 548 | |||||||||||
| 15.42. | Разложение КнезераЗоммерфельда | 550 | |||||||||||
| 15.5. | Исследование корней функции | 551 | |||||||||||
| 15.51. | Обобщение Рэлея формулы Эйлера | 553 | |||||||||||
| 15.52. | Большие корни функции | 554 | |||||||||||
| 15.53. | Большие корни цилиндрических функций | 556 | |||||||||||
| 15.54. | Корни функций, связанных с цилиндрическими функциями | 558 | |||||||||||
| 15.6. | Характер изменения корней цилиндрической функции при изменении индекса | 559 | |||||||||||
| 15.61. | Задача о колебании мембраны | 561 | |||||||||||
| 15.7. | Корни функции | 562 | |||||||||||
| 15.8. | Корни бесселевых функций с большим индексом | 564 | |||||||||||
| 15.81. | Наименьшие корни функций | 567 | |||||||||||
| 15.82. | Приложения метода Штурма | 568 | |||||||||||
| 15.83. | Приложения методов Штурма к функциям с большим индексом | 569 | |||||||||||
| ГЛАВА XVI | |||||||||||||
| 16.1. | Определение ряда Неймана | 574 | |||||||||||
| 16.11. | Разложение произвольной функции в ряд по бесселевым функциям с целым индексом, данное Нейманом | 575 | |||||||||||
| 16.12. | Аналог Неймана разложения Лорана | 576 | |||||||||||
| 16.13. | Обобщение разложения Неймана, данное Гегенбауэром | 577 | |||||||||||
| 16.14. | Разложение функции в ряд по квадратам или произведениям | 577 | |||||||||||
| 16.2. | Теорема Пинчерле и ее обобщения | 578 | |||||||||||
| 16.3. | Частные случаи рядов Неймана | 580 | |||||||||||
| 16.31. | Суммирование рядов Неймана по Ломмелю | 582 | |||||||||||
| 16.32. | Суммирование рядов Неймана по Каптейну | 584 | |||||||||||
| 16.4. | Теория рядов Неймана, данная Веббом и Каптейном | 586 | |||||||||||
| 16.41. | Применение трансформации Бореля | 589 | |||||||||||
| 16.5. | Функция Ломмеля двух переменных | 590 | |||||||||||
| 16.51. | Дифференциальные уравнения для функций Ломмеля от двух переменных | 592 | |||||||||||
| 16.52. | Рекуррентные формулы для функций Ломмеля от двух переменных | 592 | |||||||||||
| 16.53. | Интегральные представления функций Ломмеля | 594 | |||||||||||
| 16.54. | Формулы обращения, полученные Ломмелем | 596 | |||||||||||
| 16.55. | Формулы псевдосложения для функций с | 597 | |||||||||||
| 16.56. | Интегралы Френеля | 598 | |||||||||||
| 16.57. | Интегралы Харди для функций Ломмеля | 600 | |||||||||||
| 16.58. | Интегралы типа Жильбера для функции Ломмеля | 602 | |||||||||||
| 16.59. | Асимптотические разложения функций Ломмеля от двух переменных | 604 | |||||||||||
| ГЛАВА XVII РЯДЫ КАПТЕЙНА | |||||||||||||
| 17.1. | Определение ряда Каптейна | 607 | |||||||||||
| 17.2. | Задача Кеплера и связанные с ней задачи в исследовании Бесселя | 607 | |||||||||||
| 17.21. | Разложения, связанные с разложениями КеплераБесселя | 610 | |||||||||||
| 17.22. | Сумма рядов Каптейна специального вида | 612 | |||||||||||
| 17.23. | Разложения Мейсселя типа разложений Каптейна | 613 | |||||||||||
| 17.3. | Простые ряды Каптейна с комплексными переменными | 615 | |||||||||||
| 17.31. | Обобщение разложений Мейсселя на случай комплексных переменных | 618 | |||||||||||
| 17.32. | Разложение zn в ряд Каптейна | 620 | |||||||||||
| 17.33. | Исследование ряда Каптейна для zn по методу индукции | 622 | |||||||||||
| 17.34. | Разложение функции | 625 | |||||||||||
| 17.35. | Другие выводы разложения функции | 626 | |||||||||||
| 17.4. | Разложение произвольной аналитической функции в ряд Каптейна | 627 | |||||||||||
| 17.5. | Ряд Каптейна, в котором ν не равно нулю | 628 | |||||||||||
| 17.6. | Ряды Каптейна второго рода | 629 | |||||||||||
| 17.7. | Ряд Каптейна, сходящийся вне | 630 | |||||||||||
| 17.8. | Сходимость ряда Каптейна на границе | 631 | |||||||||||
| ГЛАВА XVIII | |||||||||||||
| 18.1. | Формальное разложение Фурье для произвольной функции | 633 | |||||||||||
| 18.11. | О различных типах рядов | 636 | |||||||||||
| 18.12. | Частные случаи разложений ФурьеБесселя и Дини | 637 | |||||||||||
| 18.2. | Методы Ханкеля и Шлефли | 638 | |||||||||||
| 18.21. | Контурный интеграл ХанкеляШлефли | 639 | |||||||||||
| 18.22. | Интегралы, содержащие | 643 | |||||||||||
| 18.23. | Аналог леммы РиманаЛебега | 646 | |||||||||||
| 18.24. | Разложение ФурьеБесселя | 649 | |||||||||||
| 18.25. | Равномерная сходимость разложения ФурьеБесселя | 651 | |||||||||||
| 18.26. | Равномерная сходимость разложения ФурьеБесселя вблизи | 652 | |||||||||||
| 18.27. | Порядок абсолютной величины членов рядов ФурьеБесселя | 653 | |||||||||||
| 18.3. | Приложение методов ХанкеляШлефли к разложению Дини | 655 | |||||||||||
| 18.31. | Контурный интеграл | 657 | |||||||||||
| 18.32. | Аналог леммы РиманаЛебега для функции | 658 | |||||||||||
| 18.33. | Разложение Дини для произвольной функции | 659 | |||||||||||
| 18.34. | Сумма ряда Дини | 660 | |||||||||||
| 18.35. | Равномерная сходимость разложения Дини в интервале, включающем | 662 | |||||||||||
| 18.4. | Дифференцирование разложений ФурьеБесселя | 664 | |||||||||||
| 18.5. | Суммируемость рядов ФурьеБесселя | 665 | |||||||||||
| 18.51. | Теоремы о функции | 665 | |||||||||||
| 18.52. | Аналог теоремы Фейера | 668 | |||||||||||
| 18.53. | Равномерная суммируемость рядов ФурьеБесселя вблизи начала координат | 671 | |||||||||||
| 18.54. | Методы суммирования рядов ФурьеБесселя | 673 | |||||||||||
| 18.55. | Равномерная сходимость разложения ФурьеБесселя вблизи начала координат | 674 | |||||||||||
| 18.56. | Суммируемость рядов Дини | 675 | |||||||||||
| 18.6. | Единственность рядов ФурьеБесселя и рядов Дини | 676 | |||||||||||
| ГЛАВА XIX РЯДЫ ШЛЕМИЛЬХА | |||||||||||||
| 19.1. | Разложение функции вещественного переменного, данное Шлемильхом | 678 | |||||||||||
| 19.11. | Разложение в ряд по бесселевым функциям с индексом нуль, данное Шлемильхом | 679 | |||||||||||
| 19.2. | Определение ряда Шлемильха | 681 | |||||||||||
| 19.21. | Приложение теории вычетов к обобщенному разложению Шлемильха | 683 | |||||||||||
| 19.22. | Построение функции | 685 | |||||||||||
| 19.23. | Преобразование символических операторов в обобщенном разложении Шлемильха | 687 | |||||||||||
| 19.24. | Ограниченность функции | 689 | |||||||||||
| 19.3. | Разложение произвольной функции в обобщенный ряд Шлемильха | 690 | |||||||||||
| 19.4. | Специальные функции, представляемые рядами Шлемильха | 693 | |||||||||||
| 19.41. | Выражение нуль-функции с помощью ряда Шлемильха | 696 | |||||||||||
| 19.5. | Теоремы о сходимости рядов Шлемильха | 699 | |||||||||||
| 19.51. | Присоединенная функция | 701 | |||||||||||
| 19.52. | Лемма I | 702 | |||||||||||
| 19.53. | Лемма II | 704 | |||||||||||
| 19.54. | Аналог теоремы Римана о тригонометрических рядах | 704 | |||||||||||
| 19.6. | Теорема о сходимости обобщенных рядов Шлемильха | 707 | |||||||||||
| 19.61. | Присоединенная функция | 709 | |||||||||||
| 19.62. | Аналог теоремы Римана | 710 | |||||||||||
| 19.7. | Теоремы типа Римана о рядах по бесселевым функциям и о рядах Дини по бесселевым функциям | 712 | |||||||||||
| ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ПЕРЕВОДА | 716 | ||||||||||||
| ДОБАВЛЕНИЕ | 719 | ||||||||||||
| БИБЛИОГРАФИЯ | 732 | ||||||||||||
| ТАБЛИЦА ОБОЗНАЧЕНИЙ | 771 | ||||||||||||
| ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ | 773 | ||||||||||||
| ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ | 783 | ||||||||||||
В русском издании классический трактат Ватсона по теории бесселевых функций разделён на две части: в первую часть отнесены главы
В конце первой части редактором перевода дано примечание (стр. 716718) к главам XIII и VIII, в котором приведены некоторые результаты исследований советских авторов, относящиеся к теории бесселевых функций. Они существенно дополнят издание сведениями, которых советский читатель не найдёт у Ватсона.
Кроме того, к русскому переводу приложено добавление (стр. 719731), представляющее собой перевод нескольких параграфов из
В редакционных подстрочных примечаниях в соответствующих местах перевода книги Ватсона даются ссылки на русскую учебную литературу.
Пользуемся случаем выразить благодарность академику В. А. Фоку, давшему ряд ценных указаний при переводе и редактировании книги.
При составлении этой книги мы ставили себе две задачи.
Во-вторых, соединение в единое целое ряда разрозненных результатов, которые могли бы принести пользу всё возрастающему числу математиков и физиков, сталкивающихся в своей практике с бесселевыми функциями. Необходимость этого вызывается, как нам кажется, сравнительно малой осведомлённостью о свойствах тех видов бесселевых функций (особенно функций с большим индексом), которые в последнее время стали встречаться в различных областях математической физики.
Стараясь дать теорию бесселевых функций в таком объёме, который с чисто математической точки зрения мог бы рассматриваться как исчерпывающий, мы должны были также попытаться включить в книгу все формулы общие или специальные может быть, лишённые теоретического интереса, однако важные для практических приложений; эти формулы даются, насколько это возможно, в виде наиболее удобном для упомянутой цели. Широта поставленных задач в соединении с необходимостью удержать размеры книги в определённых рамках заставляли нас вести изложение настолько сжато, насколько это было возможно без ущерба для ясности.
Эта книга, в основном, является дальнейшим развитием теории бесселевых функций в том виде, как она изложена в Курсе современного анализа профессором Уиттекером и мною; поэтому мы предпочитаем ссылаться на упомянутый Курс, как на основную справочную книгу по общим вопросам, чем отправлять читателя к первоисточникам.
Обратим внимание читателя на функцию, которую мы рассматривали как каноническую функцию второго рода, а именно, на функцию, определённую Вебером и использованную впоследствии Шлефли, Графом и Гублером и, наконец, Нильсеном. Может быть, из соображений исторической справедливости желательно было бы найти оправдание пользования функциями Ханкеля. Однако три соображения препятствовали этому. Первое необходимость стандартизации функций второго рода; на наш взгляд, сейчас имеется больше авторитетных математиков, пользующихся функцией Вебера, чем таких, которые пользуются любой другой функцией второго рода. Второе параллелизм между двумя видами бесселевых функций и двумя видами (косинус и синус) тригонометрических функций, который объясняет преимущественное пользование функциями Вебера. Третье существование способа, дающего возможность интерполяции с помощью таблиц [см. таблицы I и III во
В каждом из разделов мы указываем мемуары или книгу, в которых описываемые результаты были опубликованы ранее; но доказательства этих результатов далеко не всегда совпадают с первоначальными авторскими доказательствами. Библиография в конце книги составлена настолько полно, насколько это оказалось возможным, хотя, без сомнения, в ней могут обнаружиться упущения. Мы не намеревались упомянуть решительно все мемуары, касающиеся бесселевых функций, но тем не менее надеемся, что мы не пропустили ни одного мемуара, содержащего
| 21 августа 1922 года | Дж. Н. Ватсон |
Для того чтобы включить в эту книгу исследования в области бесселевых функций за последние двадцать лет, потребовалось бы написать заново по меньшей мере главы XIIXIX; однако, после 1922 года я уже меньше интересовался бесселевыми функциями и в результате оказался не готовым взяться за такую задачу без ущерба для других моих занятий. Подготавливая это новое издание, я поэтому ограничился исправлением мелких ошибок и опечаток и исправлением некоторых утверждений (например о недоказуемости гипотезы Бурже), которые могли быть высказаны в 1922 году, но определенно являются устарелыми для 1941 года.
| 31 марта 1941 года | Дж. Н. Ватсон |