

Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Duas demonstrações matemáticas envolvendo a função de Bessel de primeiro tipo de ordem v. A primeira demonstração mostra que Jv-1(x) pode ser expresso como uma série de potências, enquanto a segunda demonstração mostra que Jv+1(x) pode ser expresso como uma série de potências. Ambas as demonstrações envolvem manipulação algébrica e cálculo diferencial.
Tipologia: Exercícios
1 / 3
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!


Trabalho de Propriedades de Bessel
v
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n+ v
2 n+v
n! ( n+ v )!
Mostre que:
v− 1
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n+v− 1
2 n+v− 1
n! ( n+v − 1 )!
Mostre que:
d
x
v
v
dx
=x
v
v− 1
Dada a função de Bessel tal que:
v
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n+ v
2 n+v
n! ( n+ v )!
Para
v=k =0,1,2,3 , …
k
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n+ k
2 n+k
n !( n+k )!
De forma particular, aplica-se os números:
k = 0 → J
0
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n
2 n
n! ( n)!
k = 1 → J
1
( x ) =
n= 0
∞
n
x
2 n + 1
2 n + 1
n !( n+ 1 )!
k = 2 → J
2
( x) =
n= 0
∞
n
x
2 n+ 2
2 n + 2
n!( n+ 2 )!
Assim, pode-se afirmar que:
k =( v − 1 ) → J
( v− 1
)
( x )=
∑
n= 0
∞
n
x
2 n +
( v− 1
)
2 n+( v− 1 )
v− 1
v− 1
( x )=
∑
n= 0
∞
n
x
2 n +v− 1
2 n +v− 1
n! ( n+ v− 1 )!
Ainda, multiplicando
v
por x
v
x
v
v
( x )=x
v
n= 0
∞
n
x
2 n+ v
2 n+v
n !( n+ v )!
n= 0
∞
n
x
2 n+ 2 v
2 n +v
n! ( n+ v )!
A derivada de
x
v
v
( x ) com relação à
x :
d
x
v
v
x
dx
d
dx
n= 0
∞
n
x
2 n + 2 v
2 n+ v
n!
n+ v
n= 0
∞
d
dx
n
x
2 n + 2 v
2 n+ v
n!
n+v
Fazendo a derivada dentro do somatório, tem-se:
d
x
v
v
( x )
dx
n= 0
∞
d
dx
n
x
2 n + 2 v
2 n+ v
n!
n+ v
n= 0
∞
n
2 n+ v
n!
n+ v
d
dx
2 n+ 2 v
n= 0
∞
n
2 n+v
n!
n+ v
2 n+ 2 v− 1
n= 0
∞
2 n+ v− 1
Logo:
v
v
dx
=x
v
∑
n= 0
∞
n
x
2 n+ v− 1
2 n+ v− 1
n!
n+ v− 1
=x
v
v− 1
v é dada por:
v
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n+ v
2 n+v
n! ( n+ v )!
Mostre que:
v + 1
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n+ v+ 1
2 n+ v+ 1
n! ( n+v + 1 )!
Mostre que:
d
x
−v
v
dx
=−x
−v
v+ 1
Similarmente ao primeiro exemplo, fazendo
v → v + 1 , logo:
v
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n+ v
2 n+v
n !( n+ v )!
v+ 1
( x )=
n= 0
∞
n
x
2 n +(v + 1 )
2 n +(v + 1 )
v + 1
Multiplicando
v
por x
−v
x
−v
v
( x) =x
−v
n= 0
∞
n
x
2 n+v
2 n+ v
n! ( n+ v )!
n= 0
∞
n
x
2 n+ v
x
−v
2 n+v
n !( n+ v )!
n= 0
∞
n
x
2 n
2 n +v
n! ( n+v )!
Fazendo a derivada de x
−v
v
x
−v
v
x
dx
d
dx
n= 0
∞
n
x
2 n
2 n+ v
n!
n+ v
n= 0
∞
n
2 n+ v
n!
n+v
d
dx
2 n
n= 0
∞
n
2 n x
2 n− 1
2 n+ v
n!
n+v
n= 0
∞
n
n x
2 n− 1
2 n+v− 1
n!
n+v
n= 0
∞
2
Multiplicando ambos os lados por x
v
−v
v
x
dx
−x
v
x
v
∑
n= 1
∞
n− 1
x
2 n− 1
2 n+ v− 1
n− 1
n+v
=−x
−v
∑
n= 1
∞
n− 1
x
2 n− 1
x
v
2 n +v− 1
n− 1
n+v
=−x
−v
∑
n= 1
∞
n− 1
x
2 n +v− 1
2 n+ v− 1
n− 1
n+v
=−x
−v
n
Seja
m=( n− 1 ) →n=m+ 1 , logo:
−v
v
x
dx
=−x
−v
m= 0
∞
m
x
2 ( m+ 1 )+v− 1
2 (m+ 1 ) +v− 1
( m)! ( m+ 1 + v )!
=−x
−v
m= 0
∞
m
x
2 m +v+ 1
2 m+v + 1
m
m+ 1 + v
Substituindo
m por
n :
−v
v
dx
=−x
−v
n= 0
∞
n
x
2 n +v+ 1
2 n+v + 1
n
n+ 1 +v
=−x
−v
v+ 1
d J
0
( x )
dx
0
'
x
1
x