第一类贝塞尔函数

18世纪中叶丹尼尔·伯努利提出的函数
第一类贝塞尔函数(Bessel function of the first kind),常简称贝塞尔函数,为贝塞尔方程的第一解。贝塞尔函数的具体形式随方程中任意实数复数α变化而变化(相应地,α被称为其对应贝塞尔函数的阶数)。实际应用中最常见的情形为α是整数n,对应解称为n 阶贝塞尔函数。

历史

贝塞尔函数的几个正整数阶特例早在18世纪中叶就由瑞士数学家丹尼尔·伯努利在研究悬链振动时提出了,当时引起了数学界的兴趣。丹尼尔的叔叔雅各布·伯努利欧拉拉格朗日等数学大师对贝塞尔函数的研究作出过重要贡献。1817年,德国数学家贝塞尔在研究开普勒提出的三体引力系统的运动问题时,第一次系统地提出了贝塞尔函数的总体理论框架,后人以他的名字来命名了这种函数。

现实背景和应用范围

贝塞尔方程是在圆柱坐标或球坐标下使用分离变量法求解拉普拉斯方程亥姆霍兹方程时得到的(在圆柱域问题中得到的是整阶形式
;在球形域问题中得到的是半奇数阶形式
,因此贝塞尔函数在波动问题以及各种涉及有势场的问题中占有非常重要的地位,最典型的问题有: