Кіріспе

Полиномиялық тізбек – нақты сызықтағы ортогональды полиномиялар отбасы. Математикада Гермит полиномиялары – классикалық ортогональды полиномиялық тізбек. Полиномиялар мынадай салаларда қолданылады: сигналдарды өңдеу, гермиттік толқындықтар арқылы толқындық түрлендіруді талдау; ықтималдық теориясы, мысалы, Эджворт қатары, сондай-ақ Браун қозғалысымен байланыста; комбинаторика, Апелл тізбегінің мысалы ретінде, көлеңкелі есептеулерді қолданады; сандық талдау, Гаусс квадратурасы ретінде; физика, онда олар кванттық гармоникалық осциллятордың өзіндік күйлерін тудырады; сондай-ақ, кейбір жағдайларда жылу теңдеуінде (тиісті мүше болғанда); Гаусс шуындағы сызықты емес операциялармен байланысты жүйелер теориясы және Гаусс жиынтығындағы кездейсоқ матрицалар теориясы. Гермит полиномияларын Пьер Симон Лаплас 1810 жылы анықтаған, бірақ олар сол кезде танылмайтын түрінде болды, ал 1859 жылы Пафнутий Чебышев оларды егжей-тегжейлі зерттеді. Чебышевтің жұмысы ескерілмеді, және олар кейіннен 1864 жылы полиномиялар туралы жазған Шарль Гермиттің атымен аталды, ол оларды жаңа деп сипаттады. Дегенмен, олар жаңа емес еді, алайда Гермит көп өлшемді полиномияларды бірінші болып анықтады.

Қасиеттері

n-ретті Гермит полиномы n дәрежелі полиномиал болып табылады. Ықтималдықтар үшін қолданылатын нұсқасы Hen-нің бас коэффициенті 1-ге тең, ал физиктер нұсқасы Hn-нің бас коэффициенті 2^n-ге тең.

Гермит полиномының кеңейтілуі

Тейлор кеңеюіне ұқсас, кейбір функцияларды Гермит полиномдарының шексіз қосындысы түрінде көрсетуге болады. Атап айтқанда, егер , онда оны физиктердің Гермит полиномдары арқылы кеңейтуге болады. Мұндай үшін, Гермит кеңейтілімінің ішінара қосындылары тек қана егер нормасында -ға жақындасады.

Дифференциалдық операторды көрсету

Ықтималдықтар есебіндегі Эрмит полиномдары мына теңдікті қанағаттандырады, онда D – x-ке қатысты дифференциалдауды білдіреді, ал экспонента оны қуат қатары түрінде кеңейту арқылы түсіндіріледі. Полиномдарға қолданғанда бұл қатардың жуысуына қатысты күрделі сұрақтар туындамайды, себебі барлық дерлік мүшелер шекті саны ғана қалды. Экспонентаның қуат қатарының коэффициенттері жақсы белгілі және x^(n) мономының жоғары ретті туындыларын нақты жазуға болады, сондықтан бұл дифференциалды операторлық өрнек Hn полиномдарының коэффициенттері үшін нақты формула береді, оны осы полиномдарды жылдам есептеу үшін пайдалануға болады. Вейерштрасс түрлендіруінің формальды өрнегі W = e^(D^(2)) болғандықтан, Вейерштрасс түрлендіруі x^(n) екенін көреміз. Негізінен, Вейерштрасс түрлендіруі Эрмит полиномдарының тізбесін сәйкес Маклорен қатарына айналдырады. 1 = Hen(x) = g(D)x^(n түріндегі нөлдік емес тұрақты коэффициенті бар g(D) формальды қуат қатарының болуы, осы полиномдардың Аппел тізбегін құрайтынына тағы бір балама дәлел болып табылады. Олар Аппел тізбегі болғандықтан, сөзсіз Шэффер тізбегі де болып табылады.