Рефетека.ру / Математика

Курсовая работа: Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

Курсова робота з математики


«Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння»


Введення


У зв'язку із широким розвитком чисельних методів і зростанням ролі чисельного експерименту у великому ступені підвищився інтерес до спеціальних функцій. Це пов'язане із двома обставинами. По-перше, при розробці математичної моделі фізичного явища для з'ясування відносної ролі окремих ефектів вихідну задачу часто доводиться спрощувати для того, щоб можна було одержати рішення в легко аналізованій аналітичній формі. По-друге, при рішенні складних задач на ЕОМ зручно використовувати спрощені задачі для вибору надійних і економічних обчислювальних алгоритмів. Дуже рідко при цьому можна обмежитися задачами, що приводять до елементарних функцій. Крім того, знання спеціальних функцій необхідно для розуміння багатьох важливих питань теоретичної й практичної фізики.

Найбільше часто вживаними функціями є так звані спеціальні функції математичної фізики: класичні ортогональні поліноми (поліноми Якоби, Лагерра, Ермита), циліндричні, сферичні й гіпергеометричні. Теорії цих функцій і їхніх додатків присвячений цілий ряд досліджень.


1. Гіпергеометричне рівняння


1.1 Визначення гіпергеометричного ряду


Гіпергеометричним рядом називається статечної ряд виду


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


де z – комплексна змінна, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - параметри, які можуть приймати будь-які речовинні або комплексні значення (Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 0,-1,-2,…),і символ Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння позначає величину


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1


Якщо Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння й Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння – нуль або ціле негативне число, ряд обривається на кінцевому числі членів, і сума його являє собою поліном відносно z. За винятком цього випадку, радіус збіжності гіпергеометричного ряду рівняється одиниці, у чому легко переконатися за допомогою ознаки збіжності Даламбера: думаючи


Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняzk

маємо

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,


коли kДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння , тому гіпергеометричний ряд сходиться при Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1 і розходиться при Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння>1.

Сума ряду


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) = Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1 (1.1)


називається гіпергеометричною функцією.

Дане визначення гіпергеометричної функції придатне лише для значень z, що належать колу збіжності, однак надалі буде показано, що існує функція комплексного змінного z, регулярна в площині з розрізом (1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння) яка при Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1 збігається з F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z). Ця функція є аналітичним продовженням F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) у розрізану площину й позначається тим же символом.

Щоб виконати аналітичне продовження припустимо спочатку що R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )>R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )>0 і скористаємося інтегральним поданням


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (1.2)

k=0,1,2,..


Підставляючи (1.2) в (1.1) знаходимо


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) = Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння= =Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння


причому законність зміни порядку інтегрування й підсумовування випливає з абсолютної збіжності.

Дійсно, при R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )>R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ) >0 і Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ),R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ),Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )


На підставі відомого біноминального розкладання


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=(1-tz)-a(1.3)

0Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння tДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння <1


тому для F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) виходить подання


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (1.4)

R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )>R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ) >0 і Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1


Покажемо, що інтеграл у правій частині останньої рівності зберігає зміст і представляє регулярну функцію комплексного змінного z у площині з розрізом (1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння).

Для z приналежні області Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (R – довільно велике, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння і Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння довільно малі позитивні числа), і 0 < t < 1 підінтегральне вираження є регулярна функція z і безперервна функція t ; тому досить показати що інтеграл сходиться рівномірно в розглянутій області. Доказ треба з оцінки


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

(М – верхня границя модуля функції (1-tz)-a, безперервної в замкнутій області


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, 0Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння t Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння1)


що показує, збіжність інтеграла буде при R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )>R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ) >0 інтеграл


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння сходиться


Таким чином, умова Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1 в (1.4) може бути відкинуто, і шукане аналітичне продовження гіпергеометричної функції в розрізану площину дається формулою


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (1.5)

R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )>R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ) >0; Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


У загальному випадку, коли параметри мають довільні значення, аналітичне продовження F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) площина з розміром (1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння) може бути отримане у формі контурного інтеграла, до якого приводить підсумовування ряду (1.1) за допомогою теорії відрахувань.

Більше елементарний метод продовження, що не дає, однак, можливість одержати в явній формі загальне аналітичне вираження гіпергеометричної функції, полягає у використанні рекурентного співвідношення (1.6)


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) = Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння + Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

справедливість якого може бути встановлена підстановкою в нього ряду (1.1). Після підстановки й приведення подібних членів коефіцієнт при zk у правій частині (1.6) буде


Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння = =Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння }= =Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Шляхом повторного застосування цієї тотожності можна представити функцію F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) з довільними параметрами (Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 0,-1,-2,…)у вигляді суми


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +s, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+p, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+2p, z) (1.7)


де р – ціле позитивне число Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) – поліном відносно z. Якщо вибрати число р досить більшим, так, щоб R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )>-p і R(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )>-p, то аналітичне продовження кожної з функцій F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +s, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+p, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+2p, z) може бути виконане по формулі (1.5). Підставляючи отримані вираження в (1.7) одержимо функцію, регулярну в площині з розрізом (1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння), що при Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1 збігається із сумою гіпергеометричного ряду (1.1) і, отже, є шуканим аналітичним продовженням.

Гіпергеометрична функція F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) відіграє важливу роль в аналізі і його додатках. Введення цієї функції дає можливість одержати рішення багатьох цікавих проблем теоретичного й прикладного характеру, до яких, зокрема, ставиться задача конформного відображення трикутника, обмеженого пересічними прямими або дугами окружностей, різні задачі квантової механіки й так далі.

Велика кількість спеціальних функцій може бути виражене через функцію F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z), що дозволяє розглядати теорію цих функцій як відповідні спеціальні випадки загальної теорії, даної в справжньому пункті.


1.2 Елементарні властивості гіпергеометричної функції


У справжньому розділі ми розглянемо деякі властивості гіпергеометричної функції, які безпосередньо випливають із її визначення за допомогою ряду (1.1).

1. Беручи до уваги, що члени ряду не змінюються при перестановці параметрів Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняі Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння маємо співвідношення симетрії


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z), (2.1)


2. Диференціюючи розглянутий ряд по членне, знаходимо


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1,z)


Таким чином, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1,z) (2.2)

3. Повторне застосування цієї формули приводить до рівностей


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +m, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+m, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+m,z) (2.3)

m=1,2,...

Покладемо надалі для скорочення запису


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= F,

F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1),

F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1),

F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння1,z)= F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1).


Функції F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1), F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1), F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1) називаються суміжними з F.

4. Ми покажемо, що F і будь-які дві суміжні функції зв'язані між собою рекурентним співвідношенням з коефіцієнтами, що є лінійними функціями змінного z. Як основні співвідношення цього типу можуть бути обрані рівності (2.4), (2.5), (2.6) відповідно.


(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (1-z)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0,

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - 1)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0,

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(1-z)F-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0.


Підставляючи ряд (1.1) в (2.4) маємо (2.4)


(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (1-z)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=

=(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (1-z)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння}zk=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -k-1)k} zk=0,

тому що

zДослідження функцій гіпергеометричного рівняння

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)...( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-1)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)...( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-1)( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)...( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-2)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)…(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-2)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)…(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-2)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-1)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-1)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1).......( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-3)


Формули (2.5) і (2.6) доводяться аналогічним способом:


(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - 1)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння { (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - 1)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1 +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння + k-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)}zk=0,

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(1-z)F-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння { Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння +(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння }zk

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння + k -1)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння + k-1)- Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння + k -1)k-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння + k-1)

+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння k}zk=0,


З (2.4)-(2.6) і властивості симетрії (2.1) треба три інших рівності:

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (1-z)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0, (2.7)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - 1)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0, (2.8)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(1-z)F-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0. (2.9)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (1-z)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння } zk =

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння + k -1)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k)-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)k -(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -

1)}zk=0,

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - 1)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - 1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння} zk =

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+ k )- Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)}zk=0,

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(1-z)F-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння } zk

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-1)-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння k(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)- Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)+k

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )}zk=0.


Інші рекурентні співвідношення виходять із (2.4) - (2.9) шляхом виключення з відповідної пари формул загальної суміжної функції. Наприклад, комбінуючи (2.5) і (2.8) або (2.6) і (2.9) одержуємо

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0 (2.10)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(1-z)F+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)-( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0 (2.11)

і так далі

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння } zk=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k)+ Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k)} zk =0.

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(1-z)F+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння } zk=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)k+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)-

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)}zk=0.


Крім розповсюджених рекурентних співвідношень існують аналогічні співвідношення, що зв'язують гіпергеометричну функцію виду F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) з який – або парою родинних функцій виду F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+m, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+n,z), де l,m,n – довільні цілі числа.

Найпростішими рекурентними співвідношеннями цього типу є


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)-F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-1,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1,z) (2.12)

F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)- F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1,z) (2.13)

F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1,z)- F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+2,z)(2.14)

F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)- F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+1,z) (2.15)


До даного класу ставляться також рівність (1.6)

Формули (2.12) і (2.15) доводяться підстановкою в них ряду (1.1) або виводяться на основі вже відомих рекурентних співвідношень для суміжних функцій.


1.3 Гіпергеометричне рівняння


Помітимо, що гіпергеометрична функція u= F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) є інтегралом лінійного диференціального рівняння


z(1-z) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+[ Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)] Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння u=0 (2.16)


регулярним в околиці крапки z=0.

Рівняння (2.16) називається гіпергеометричним і включає, як окремі випадки, багато диференціальних рівнянь, що зустрічаються в додатках.

Якщо привести це рівняння до стандартної форми, розділивши його на коефіцієнт при другій похідній, то коефіцієнти отриманого рівняння будуть регулярними функціями змінного z в області 0<Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння <1 <1, наявними при z=0 полюс першого порядку або звичайну крапку, залежно від значень параметрів Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння.

Із загальної теорії лінійних диференціальних рівнянь треба, що в такому випадку розглянуте рівняння повинне мати приватне рішення виду


u=zsДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk (2.17)

де s – належне обране число, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння 0, статечної ряд сходиться при Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1


u=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння (k+s)zk+s-1

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння (k+s)(k+s-1)zk+s-2


Підставляючи (2.17) у рівняння (2.16) знаходимо


z(1-z) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+sДослідження функцій гіпергеометричного рівняння +[ Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)z] Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+sДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s=0,

z(1-z)Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s-1(k+s)(k+s-1))+[Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)z]Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s-1(k+s))-Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння

zk+s=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s-1(k+s)(k+s-1))-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s(k+s)(k+s-1))+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s-1Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (k+s))-

-Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)(k+s))- Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+sДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s-1(k+s)(k+s-1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )-Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk+s(s+k+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(s+k+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )=0,


звідки для визначення показника s і Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння виходить система рівнянь


Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняs(s-1-)=0,

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(s+k)(s+k-1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ) - Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(s+k-1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )(s+k-1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )=0,

k=1,2,...,

перше з яких дає s=0 або s=1-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

Припустимо, що Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0,-1,-2,…і виберемо s=0

Тоді для обчислення коефіцієнтів Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння одержимо рекурентне співвідношення


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння k=1,2,…,


звідки, якщо прийняти Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1, треба


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння k=0,1,2,…,


де для скорочення запису уведене позначення


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)…(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+k-1),

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1,k=1,2,…,


У такий спосіб перше приватне рішення рівняння (2.16) при Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0,-1,-2,…буде


u=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння = F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняzk, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1 (2.18)


Аналогічно, вибираючи s=1-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння одержуємо в припущенні, що Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,3,4,…


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння k=1,2,…,

звідки, якщо взяти Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1 знаходимо


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

k=0,1,2,...,


Таким чином, при Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,3,4,…рівняння (2.16) має друге приватне рішення


u=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння = Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(1-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,1-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,2-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z), (2.19)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Якщо Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння не є цілим числом (Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 0,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,…),те обоє рішення (2.18-2.19) існують одночасно й лінійно незалежні між собою, так, що загальне рішення рівняння (2.17) може бути представлене у формі


u=A F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)+BДослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(1-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,1-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння + Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,2- Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z), (2.20)


де А и В довільні постійні Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


2. Подання різних функцій через гіпергеометричну


Гіпергеометрична функція F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) приводиться до полінома, коли Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=0,-1,-2,…або Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=0,-1,-2. Наприклад,


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , 0, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняzk=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =1,

тому що

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=0(0+1)(0+2)…....(0+k-1)=0.

F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , -2, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняzk=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння z0+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння z+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння z2 =

=1-2Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння z+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння z2,

тому що

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=-2,

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=(-2)(-1)=2, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=(-2)(-1)0=0, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=(-2)(-1)01=0


і так далі.

Перетворення


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)=(1-zДослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =0Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


показує, що гіпергеометрична функція при Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =0,-1,-2,…або Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =0,-1,-2,…виражається через алгебраїчні функції. Зокрема,


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= (1-zДослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (3.1)


Надаючи параметрам Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння спеціальні значення, знаходимо

(1-z)v= F(-v, 1, 1,z)

(1-zДослідження функцій гіпергеометричного рівняння = F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , 1, 1,z (3.2)

(1-z)n= F(-n, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)

n=0,1,2,...


Щоб одержати подання логарифмічної функції, скористаємося розкладанням


ln(1-z)= - Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння=-zДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<1

звідки треба

ln(1-z)=-zF(1,1,2,z) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (3.3)


Аналогічним образом виводяться формули для зворотних кругових функцій:


arctg z=zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,-z2) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (3.4)

arcsin z=zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z2) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

arctg z=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (-1)kДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =zДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =zДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =

=zДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =z Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння=zДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,-z2),


тому що Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1*2*…*k=k!

arcsinz=z+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =z[1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]=

=z[1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]=z[1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]=z[1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]=

=z[1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]=z[1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z2)...


3. Вироджена гіпергеометрична функція


Поряд з гіпергеометричною функцією F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z), важливу роль у теорії спеціальних функцій грає так звана Вироджена гіпергеометрична функція F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z).

Щоб визначити цю функцію, помітимо, що статечної ряд


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


де z – комплексне змінне, Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняі Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння- параметри, які можуть приймати будь-які речовинні або комплексні значення, крім Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=0,-1,-2,…і символ Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння позначає величину


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1


сходиться при будь-яких кінцевих z.

Тому що, якщо позначити через Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння загальний член ряду, те


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 0, коли kДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння .


Вироджена гіпергеометрична функція F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) визначається як сума розглянутого ряду


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0,-1,-2,…,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (4.1)

З даного визначення випливає, що F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) функція комплексного змінного z.

Якщо покласти


f(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, (4.2)


те f(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z) при фіксованому z буде цілою функцією від Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння і Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння. Дійсно, члени ряду (6.2) є цілими функціями цих змінних, і ряд сходиться рівномірно в області Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<A, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння<C.

Думаючи


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, маємо для досить більших k

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Звідси треба, що при заданому z функція F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,z)

представляє цілую функцію Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння й мероморфну функцію Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння із простими полюсами в крапках Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=0,-1,-2,…

Функція F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) досить часто зустрічається в аналізі, причому головне її значення полягає в тому, що багато спеціальних функцій можуть розглядатися як її окремі випадки, що значною мірою полегшує побудову теорії цих функцій і надає їй загальний і компактний характер.

Зв'язок функції F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) з гіпергеометричною функцією дається співвідношенням


Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)=lim F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ) (4.3)

З визначення виродженої гіпергеометричної функції безпосередньо випливають рівності


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,z) (4.4)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +m,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +m,z) m=1,2,... (4.5)


і рекурентні співвідношення


(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0 (4.6)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняF-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)-zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0 (4.7)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1+z)F+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)-( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-1)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0 (4.8)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +z)F-Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння- Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння)zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0 (4.9)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)+(2Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +z)F-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0 (4.10)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)- Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1+z)F+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0 (4.11)


єднальну функцію FДослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) із двома будь-якими суміжними функціями


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) і F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1,z)


Формули (4.6) і (4.7) доводяться шляхом підстановки ряду (4.1) інші рекурентні співвідношення виходять із них у результаті простих алгебраїчних операцій.


(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)F+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння}zk=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k)- Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)} zk=

= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння{Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k- Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-k+1)} zk=0

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняF-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)-zF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння } zk=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння {Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +k-1)-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-1)-kДослідження функцій гіпергеометричного рівняння } zk=

= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння{Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння k-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -kДослідження функцій гіпергеометричного рівняння } zk=0.


Повторне застосування рекурентних формул приводить до лінійних співвідношень, що зв'язують функцію F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) з родинними функціями F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +m,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +n,z), де m,n- задані цілі числа. Прикладами подібних співвідношень можуть служити рівності:


F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) = F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)- Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,z) (4.12)

F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,z) + Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,z) (4.13)


4. Диференціальне рівняння для виродженої гіпергеометричної функції. Вироджена гіпергеометрична функція другого роду


Покажемо, що вироджена гіпергеометрична функція є приватним рішенням диференціального рівняння


z Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -z) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння u=0 (5.1)

де Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0,-1,-2,…

u=F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk-1

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk-2


Дійсно, позначаючи ліву частину рівняння l(u) і полога u= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння= F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z), маємо


l(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ) = Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняzk-2+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -z) Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняzk-1-Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння zk=

=[Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння[kДослідження функцій гіпергеометричного рівняння +Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -k-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння 0.


Щоб одержати друге лінійне незалежне рішення розглянутого рівняння, припустимо, що Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, і виконаємо підстановку Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння .

Рівняння (5.1) перетвориться тоді в рівняння того ж виду


z Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння+(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -z) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =0

с новими значеннями параметрів Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння , Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=2-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння . Звідси треба, що при Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,3,…функція також є рішенням рівняння (5.1).

Якщо Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,…обоє рішення (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ) мають сенс і лінійно незалежні між собою, тому загальний інтеграл рівняння (5.1) може бути представлений у вигляді


u= F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)+BДослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,2-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) (при Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=1 u= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння) (5.2)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,…Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Щоб одержати вираження загального інтеграла у формі, придатної для будь-яких значень (крім Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=0,-1,-2,…), краще увести вироджену гіпергеометричну функцію другого роду


GДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)+ Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(1+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,2-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)(5.3)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,…Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Формула (5.3) визначає функцію GДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) для будь-яких Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, відмінних від цілого числа. Покажемо, що при Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняn+1 (n=0,1,2,…)права частина (5.3) прагнути до певної межі. Для доказу замінимо гіпергеометричні функції відповідними рядами й скористаємося співвідношенням теорії Г-Функції. Тоді одержимо (5.4)


GДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння [Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]=

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )

Ми маємо


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння =Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння

n=0,1,2,…Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння =

=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,


тому вираження в правій частині (5.4) при Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняn+1 приймає невизначений вид і прагне до межі, значення якого може бути знайдене за правилом Лопиталя. Відповідно до цього результату покладемо


G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння GДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= (-1)n+1[Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ] (5.5)

n=0,1,2,…Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Виконавши обчислення, знаходимо:


Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння [Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ],

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння [Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]+

+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,


звідки для G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,n+1,z) виходить явне вираження у формі ряду (5.6)


G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,n+1,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння[Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ]+

+Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,

n=0,1,2,…,Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0,-1,-2,…,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Тут Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння- логарифмічна похідна Г-Функція, і для випадку n=0 порожня сума Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняприймається рівної 0.

Якщо Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=-m (m=0,1,2,…),те граничний перехід Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняn+1 (n=0,1,2…)у формулі (5.3) приводить до вираження


G(-m,n+1,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння F(-m,n+1,z), (5.7)

m=0,1,2,... , n=0,1,2,...


З (5.3) безпосередньо треба, що Вироджена гіпергеометрична функція другого роду задовольняє функціональному співвідношенню


G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняG(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,2-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z), Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (5.8)


На підставі цієї формули можна визначити функцію G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) при Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння, рівному нулю або цілому негативному числу, за допомогою рівності


G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,1-n,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= zn G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +n,n+1,z) (5.9)

n=1,2,…,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

Таким чином, функція має сенс при будь-яких значеннях її параметрів. З донного визначення випливає, що G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) регулярна функція від z у площині з розрізом (-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,0) і ціла функція Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння й Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння.

Покажемо, що функція G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) є рішенням диференціального рівняння (5.1).

При Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,…доказ треба безпосередньо з (5.3). Для цілих Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння необхідний результат може бути обґрунтований шляхом застосування принципу аналітичного продовження.

Якщо Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння1, Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння2,…інтеграли F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) і G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) лінійно незалежні між собою, у чому легко переконатися, склавши вронскиан цієї пари рішень.

З (5.1) треба W{F,G}=CДослідження функцій гіпергеометричного рівняння ez. Порівнюючи обидві частини цієї рівності при zДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 0, знаходимо


C=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

W{ F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z),G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)}= - Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівнянняez (5.10)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння0, -1, -2,…,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Загальний інтеграл рівняння (7.1) у цьому випадку може бути представлений у формі


u = AF(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)+BG(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) (5.11)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння,Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 0, -1, -2,…,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Функція G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z) володіє рядом властивостей, аналогічних властивостям функції F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z). Так, наприклад, мають місце формули диференціювання:

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= - Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняG(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1,z)

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= (-1)mДослідження функцій гіпергеометричного рівняння G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +m,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +m,z) (5.12)

m=1,2,...


рекурентні співвідношення:


G-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0, (5.13)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння )G+G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1) -zG(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0, (5.14)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1+z)G - G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)+( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)=0, (5.15)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +z)G+Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)-zG(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0, (5.16)

G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)+(2Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +z)G + Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння( Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння-Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0, (5.17)

(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1)- (Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння -1+z)G + zG(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння +1)=0, (5.18)

GДослідження функцій гіпергеометричного рівняння G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z), G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z), G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1) Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння G(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння 1,z)


і так далі.

Справедливість цих формул випливає з визначення функції G і відповідних властивостей функції F.


5. Подання різних функцій через вироджені гіпергеометричні функції


Як ми вже відзначали, багато елементарних і спеціальних функцій, що зустрічаються в аналізі, можуть бути вироджені через функцію F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z).

Ми маємо, наприклад,


1) F(Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

тому що

Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння

F(1,2,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння=Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння ,

тому що

Дослідження функцій гіпергеометричного рівнянняДослідження функцій гіпергеометричного рівняння

3) F(-2,1,z)= Дослідження функцій гіпергеометричного рівняння


Висновок


Курсова робота присвячена дослідженню гіпергеометричних функцій. Можна зробити висновок:

Гіпергеометричні функції застосовуються в різних розділах математичного аналізу, зокрема, при рішенні диференціальних рівнянь і при розгляді інших спеціальних функцій.

За допомогою гіпергеометричних функцій виражаються не тільки сферичні, еліптичні, але й ряд інших, у тому числі й елементарні функції.

У роботі розглянуті визначення гіпергеометричного ряду й гіпергеометричної функції, доведені деякі елементарні властивості гіпергеометричної функції, функціональні й спеціальні функціональні співвідношення, подання різних функцій через гіпергеометричну, вироджену функція 1 і 2 роди, диференціальне рівняння для виродженої гіпергеометричної функції і його інтеграли, подання різних функцій через вироджені гіпергеометричні функції.


Література


1. Балк М.Б. Математичний аналіз: теорія аналітичних функцій. – К., 2000

2. Гурвиц А.І., Теорія функцій. – К., 2004

3. Евграфов М.О. Аналітичні функції. – К., 2003

4. Лебедєв І.І. Спеціальні функції і їхні додатки. – К., 2000

5. Маркушевич. М.М. Введення в теорію аналітичних функцій. – К., 1999

6. Смирнов В.И. Курс вищої математики тім 3,4. – К., 2005

7. Уиттекер І, Ватсон У. Курс сучасного аналізу тім 1,2. – К., 2000

8. Фихтенгольд К. Курс диференціального й інтегрального вирахування. – К., 2004

9. Фильчаков М. Довідник по вищій математиці. – К., 2000

Рефетека ру refoteka@gmail.com