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.
the family of orthogonal polynomials on the real line
In mathematics, the Hermite polynomials are a classical orthogonal polynomial sequence. The polynomials arise in:
signal processing as Hermitian wavelets for wavelet transform analysis
probability, such as the Edgeworth series, as well as in connection with Brownian motion;
combinatorics, as an example of an Appell sequence, obeying the umbral calculus;
numerical analysis as Gaussian quadrature;
physics, where they give rise to the eigenstates of the quantum harmonic oscillator; and they also occur in some cases of the heat equation (when the term is present);
systems theory in connection with nonlinear operations on Gaussian noise. random matrix theory in Gaussian ensembles. Hermite polynomials were defined by Pierre Simon Laplace in 1810, though in scarcely recognizable form, and studied in detail by Pafnuty Chebyshev in 1859. Chebyshev's work was overlooked, and they were named later after Charles Hermite, who wrote on the polynomials in 1864, describing them as new. They were consequently not new, although Hermite was the first to define the multidimensional polynomials.
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.