勒让德多项式

更新时间:2024-04-03 16:11

勒让德多项式是描述矩形表面和口径的另外一组多项式集合,它的优点是具有正交性。由于存在正交性条件,高阶项系数趋于零,并且增加和删除一个项对其他项没有影响。不过,这个多项式集合通常不在光学设计软件中使用。

定义

定义一

勒让德多项式的数学描述如下:

式中,

下图为几个低阶的勒让德多项式:

定义二

在区间[一1,1]带权函数ρ(x)=1的正交多项式为

它称为勒让德(Legendre)多项式。

由于(x2-1)n是2n次多项式,求n阶导数后.得到

于是,得到首项(最高次项)xn的系数

显然.首项系数为1的勒让德多项式为

性质

2.奇偶性

Pn(-x)=(-1)nPn(x)

事实上,(x2—1)n是偶函数,经过偶数次求导仍为偶函数,经过奇数次求导仍为奇函数,故由式

知,n为偶数时Pn(x)为偶函数,n为奇数时Pn(x)为奇函数奇偶性成立。

3.递推关系

由P0(x)=1,P1(x)=x,利用上式就可推出

下图给出了P0(x),P1(x),P2(x),P3(x)的图形。

4. Pn(x)在区间(一1,1)内有n个不同的实零点。

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