チェビシェフ多項式の母関数 by nomura · 2020年10月13日 Follow @nomuramath チェビシェフ多項式の母関数 通常型母関数 (1) ∑k=0∞Tk(x)tk=1−tx1−2tx+t2 (2) ∑k=0∞Uk(x)tk=11−2tx+t2 指数型母関数 (3) ∑k=0∞Tk(x)tkk!=etxcos(t1−x2) (4) ∑k=0∞Uk(x)tkk!=etx{cos(t1−x2)+x1−x2sin(t1−x2)}(1) ∑k=0∞Tk(cosy)tk=∑k=0∞cos(ky)tk=ℜ(∑k=0∞(eiyt)k)=ℜ(11−eiyt)=12(11−e−iyt+11−eiyt)=12(1−eiyt+1−e−iyt(1−eiyt)(1−e−iyt))=12(2−(eiy+e−iy)t1−(eiy+e−iy)t+t2)=1−tcosy1−2tcosy+t2 これより、 ∑k=0∞Tk(x)tk=1−tx1−2tx+t2 (1)-2 ∑k=0∞Tk(x)tk=T0(x)+T1(x)t+∑k=2∞Tk(x)tk=1+xt+∑k=0∞Tk+2(x)tk+2=1+xt+∑k=0∞(2xTk+1(x)−Tk(x))tk+2=1+xt+2xt∑k=0∞Tk+1(x)tk+1−t2∑k=0∞Tk(x)tk=1+xt+2xt{∑k=0∞Tk(x)tk−T0(x)t0}−t2∑k=0∞Tk(x)tk=1+xt−2xt+(2xt−t2)LHS=1−tx1−2tx+t2 (2) ∑k=0∞Uk(cosy)tk=1siny∑k=0∞sin((k+1)y)tk=1siny∑k=0∞(sin(ky)cosy+cos(ky)siny)tk=cosysiny∑k=0∞(sin(ky)tk)+∑k=0∞(cos(ky)tk)=cosysinyℑ(∑k=0∞(eiyt)k)+∑k=0∞(Tk(cosy)tk)=cosysinyℑ(11−eiyt)+∑k=0∞(Tk(cosy)tk)=cosy2isiny(11−eiyt−11−e−iyt)+∑k=0∞(Tk(cosy)tk)=cosy2isiny(1−e−iyt)−(1−eiyt)(1−eiyt)(1−e−iyt)+∑k=0∞(Tk(cosy)tk)=cosy2isiny(eiy−e−iy)t1−(eiy+e−iy)t+t2+∑k=0∞(Tk(cosy)tk)=tcosy1−2tcosy+t2+1−tcosy1−2tcosy+t2=11−2tcosy+t2 これより、 ∑k=0∞Uk(x)tk=11−2tx+t2 有名大学ストレート合格請負!(大人気の受験生必携本) (2)-2 ∑k=0∞Uk(x)tk=U0(x)+U1(x)t+∑k=2∞Uk(x)tk=1+2xt+∑k=0∞Uk+2(x)tk+2=1+2xt+∑k=0∞(2xUk+1(x)−Uk(x))tk+2=1+2xt+2xt∑k=0∞Uk+1(x)tk+1−t2∑k=0∞Uk(x)tk=1+2xt+2xt{∑k=0∞Uk(x)tk−U0(x)t0}−t2∑k=0∞Uk(x)tk=1+2xt−2xt+(2xt−t2)LHS=11−2tx+t2 (3) ∑k=0∞Tk(x)tkk!=∑k=0∞cos(kcos∙x)tkk!=12∑k=0∞(eikcos∙x+e−ikcos∙x)tkk!=12∑k=0∞((eicos∙x)k+(e−icos∙x)k)tkk!=12∑k=0∞((x+isincos∙x)k+(x−isincos∙x)k)tkk!=12{∑k=0∞(x+i1−x2)ktkk!+∑k=0∞(x−i1−x2)ktkk!}=12{et(x+i1−x2)+et(x−i1−x2)}=etx2(e+it1−x2+e−it1−x2)=etxcos(t1−x2) (4) ∑k=0∞Uk(x)tkk!=∑k=0∞sin((k+1)cos∙x)sincos∙xtkk!=12i1−x2∑k=0∞(ei(k+1)cos∙x−e−i(k+1)cos∙x)tkk!=12i1−x2∑k=0∞((eicos∙x)k+1−(e−icos∙x)k+1)tkk!=12i1−x2∑k=0∞((x+isincos∙x)k+1−(x−isincos∙x)k+1)tkk!=12i1−x2{∑k=0∞(x+i1−x2)k+1tkk!−∑k=0∞(x−i1−x2)k+1tkk!}=12i1−x2{(x+i1−x2)et(x+i1−x2)−(x−i1−x2)et(x−i1−x2)}=etx2i1−x2((x+i1−x2)e+it1−x2−(x−i1−x2)e−it1−x2)=etx{cos(t1−x2)+x1−x2sin(t1−x2)} ページ情報タイトルチェビシェフ多項式の母関数URLhttps://www.nomuramath.com/t4xga0bc/SNSボタンTweet 第2種チェビシェフ多項式の因数分解U2n−1(x)=2Un−1(x)Tn(x) (*)チェビシェフ多項式のロドリゲス公式Tn(x)=(−1)nπ1−x22nΓ(n+12)dndxn(1−x2)n−12 第1種・第2種と第3種チェビシェフ多項式同士の関係V(−x)=(−1)nWn(x) チェビシェフの微分方程式(1−x2)Tn″(x)−xTn′(x)+n2Tn(x)=0