Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2. Математические методы физики / Специальные функции и теория представления групп

.pdf
Скачиваний:
104
Добавлен:
05.06.2015
Размер:
19.33 Mб
Скачать

1.

Построение базиса в пространстве D

515

2.

Интегральное представление зональных и присоединенных сферических

517

 

функций

 

3.

Выражение зональной функции через гипергеометрическую функцию

518

4.

Вычисление присоединенных сферических функций

520

5.

Теорема сложения для функций Лежандра

523

6.

Теорема умножения для функций Лежандра

524

7.

Производящая функция для присоединенных функций Лежандра

525

§ 4. Разложения представлений группы SH(n) и преобразование Фока —

526

 

Мелера

 

1.

Вводные замечания

526

2.

Инвариантное интегрирование в пространстве Лобачевского и на

527

 

орисферах

 

3.

Интегральное преобразование Гельфанда — Граева

528

4.

Квазирегулярное представление группы SH(n)

529

5.

Интегральные преобразования функций на гиперболоиде

534

§ 5. Оператор Лапласа на гиперболоиде. Полисферические и

537

 

орисферические функции на гиперболоиде

 

1.

Оператор Лапласа на гиперболоиде

537

2.

Полисферические координаты на гиперболоиде [x, x] = 1.

538

3.

Орисферические координаты на гиперболоиде

540

4.

Разделение переменных в орисферических координатах

541

 

ГЛАВА XI

 

ГРУППА ДВИЖЕНИЯ n-МЕРНОГО ЕВКЛИДОВА ПРОСТРАНСТВА И

 

 

ФУНКЦИИ БЕССЕЛЯ

 

§ 1. Группа M(n)

543

§ 2. Неприводимые представления класса 1 группы M(n)

544

1.

Описание представлений TR(g)

544

2.

Неприводимость представлений TR(g)

546

§ 3. Зональные и присоединенные сферические функции представлений

546

 

класса 1 группы M(n)

546

1.

Базис в пространстве L2(Sn-1)

2.

Вычисление зональных сферических функций

547

3.

Присоединенные сферические функции

549

4.

Теорема сложения для функций Бесселя

550

5.

Теорема умножения для функций Бесселя

551

6.

Производящая функция для функций Бесселя

552

7.

Некоторые интегралы, содержащие функции Бесселя

553

§ 4. Предельный переход по размерности пространства. Многочлены

554

 

Эрмита

 

1.

Многочлены Эрмита, как предел многочленов Гегенбауэра

554

2.

Некоторые свойства многочленов Эрмита

556

3.

Соотношения ортогональности для многочленов Эрмита

559

 

x2

 

560

4. Преобразование Фурье функций e

2 Hn (x)

 

 

5. Предельный переход по размерности для группы M(n)

561

Литература

 

 

 

563

Примечания и литературные указания

 

576

Указатель важнейших обозначений

 

 

 

580

Предметный указатель

 

 

 

582

Предметный указатель

 

Абсолют пространства Лобачевского

 

 

Вектор инвариантный относительно

502

 

 

подгруппы 44

 

Алгебра Ли матричная 37

 

 

Вершина дерева 489

 

Антипериодическая функция 93

 

 

Вес представления 122

 

Базис 19

 

 

Вигнера символ 189

 

— биортогональный 27

 

 

Вращение гиперболическое 84, 254,

— канонический 122

 

 

259, 289, 500

 

Базисы в пространстве G1 G2 183

 

 

— евклидова пространства 432

 

Бесконечно дифференцируемая

 

 

— орисферическое 540

 

функция 89, 90

 

 

— трехмерного пространства 112

Бесселя функции 211, 270

 

 

Гамма-функция 241, 242

 

— —, дифференциальное уравнение

 

 

—, свойства 242 — 244

 

216

 

 

—, формула дополнения 246

 

— —, интегральное представление

 

 

—, — сложения 245

 

272

 

 

—, — удвоения 248

 

— —, производящая функция 217,

 

 

Ганкеля функции 262, 269

 

553

 

 

— —, интегральное представление

— —, разложение в ряд 212, 272

 

 

272

 

— —, рекуррентные соотношения

 

 

—- — интегральные преобразования

216, 218

 

 

281, 285 — 287

 

— — с противоположными

 

 

— — первого и второго рода 262

 

индексами 212

 

 

— — разложение в ряд 273

 

— —, связь с многочленами Якоби и

 

 

— — рекуррентные формулы 268

Лежандра 233

 

 

— — связь с функциями Бесселя 269

— —, — с функциями Ганкеля 269,

 

 

270

 

270

 

 

— — теоремы сложения 278

 

— —, теорема сложения 213, 214,

 

 

— — —умножения 281

 

551

 

 

Гармоническая проекция

 

— —, формулы умножения 213, 215,

 

 

однородного многочлена 440,

231, 551

 

 

441

 

Бета-функция 247

 

 

Гармонический, анализ функций на

—, выражение через гамма-функцию

 

 

компактных группах 63

 

247

 

 

— многочлен 437, 452

 

Быстро убывающая функция 92

 

 

Гегенбаузра многочлены 452

 

 

 

 

— —, дифференциальное уравнение

 

 

 

455

 

— —, интегральные представления

— непрерывная 23

477--478, 482

— преобразований 38

— —, производящая функция 487

— - — транзитивная 38

— —, рекуррентные соотношения

— — эффективная 38

454, 455

— треугольных матриц третьего

— —, связь с присоединенными

порядка 397, 399

функциями Лежандра 478

~, алгебра Ли 399

— —, соотношения ортогональности

M(2) 201, 206, 232

456

— —, алгебра Ли 204, 205

— —, теорема сложения 466, 467

— —, комплексификация 205

— —, формулы сложения и

— —, параметризации 202, 203

умножения 467 — 470

M(2, С) 206

— —, частные случаи 455

M(n) 543

Гельфанда—Граева интегральное

— —, параметризация 544

преобразование 528, 529

MH(2) 253

Гиперболический косинус, синус 85

— —, алгебра Ли 255

Гипергеометрическая функция 345,

— —, параметризация 255

346, 347, 379

— —, подгруппа гиперболических

— — вырожденная 398

вращений 254

Гипергеометрическая функция,

QU(2) 288, 289, 339

интегральные представления

— —, алгебра Ли 294

380, 382

— —, инвариантное интегрирование

— —, — преобразования 369

294

— —, преобразование Меллина 384

— —t оператор Лапласа 333

— —, разложение в ряд 346

— —, отображение в группу SH(3)

— —, рекуррентные соотношения

290

374 — 378

— —, параметризации 292

— —, теоремы сложения 389

— —, разложение функции 335

Гипергеометрический ряд 398

R вещественных чисел 81

— — вырожденный 398

Rn 98

Гипергеометрическое

SH(2) 84, 86

дифференциальное уравнение

SH(3) 289

378

SH(n) 498, 501

~ вырожденное 399

— —, углы Эйлера 503

Группа вещественных

Группа SL(2, C) 111

унимодулярных матриц второго

SL(2, R) 289, 291

порядка 345

SL(2, R), алгебра Ли 353

— — чисел аддитивная (группа R) 81

— —, параметризация 351

— Ли линейная 37

— —, подгруппы SO(2), SH(2), Z 291

— линейных преобразований прямой

SO(2) 82, 83, 86

235

— —, интегрирование 87

— матричная 37, 55

— —, комплексификация 86

— — компактная 56

SO(2, C) 86

— — локально компактная 56

SO(3) 112, 232

SO(n) 430, 432

—, инвариантная мера 434

—, инвариантное интегрирование

434

— I углы Эйлера 433

SU(2) 106, 107, 111, 112

—, алгебра Ли 110

—, комплексификация 111

—, оператор Лапласа 150

—, характер представления Tl(u)

177 — 179

Групповое кольцо группы 69 Группы локально изоморфные 113 Движение евклидовой плоскости 201

псевдосвклидовой плоскости 252, 253

n-мерного евклидова пространства

543

Дерево 489 Дирихле—Мерфи интегральные

представления 164 Зональные сферические функции 45,

315, 452, 516, 547 ~, выражение через функции Бесселя

и гипергеометрические 519, 548 ~, интегральное представление 518 ~ представления Tnl(g) 452 Инвариантная мера на группе SU(2)

166

Интеграл по мере, свойство инвариантности 41

— Фурье функций нескольких переменных 98

Интегральное преобразование Гельфанда—Граева 528, 529

Интегрирование на группе SO(2) 87 Каноническое разложение

многочлена 441 Класс транзитивности 39

Клебша—Гордана коэффициенты, см. коэффициенты Клебша— Гордана

— — ряд 192

Коммутатор 37 Конуса функции 316

Координата существенно предшествующая, последующая

490

Координаты бисферические 483

гиперболические 500

орисферические на гиперболоиде

540

подчиненные 490

полисферические 489, 491

—, дифференциал дуги 492

— на гиперболоиде 538

—, связь с декартовыми 492

сферические 431, 489, 492 Коэффициенты Клебша—Гордана

184

—, асимптотическая формула

234

—, вычисление 186, 187

—, представление в виде суммы 187, 188

—, производящая функция 199

—, рекуррентные соотношения

196

—, связь с функциями Plmn(z)

194

—, соотношения симметрии

188 — 190

—, частные значения 190

Лежандра 162

Фурье свертки 68

— функции f(ϕ) 88 Кронекера символ 25

Кронекеровское произведение линейных пространств 72

— операторов 73

— представлений 33

—, разложение на неприводимые представления

182

TR(g) 229

Лагерра многочлены 426

— —, соотношение ортогональности

— —, теоремы сложения и

427

умножения 325, 326, 523, 524

— —, теорема сложения 429

Лемма Шура 51

Лапласа оператор, см. оператор

— —, следствия 52

Лапласа

Ли линейная группа 37

Лежандра коэффициенты 162

— матричная алгебра 37

— многочлены 133—135, 316

Лобачевского пространство 501, 502

— —, выражение через

Макдональда функции 262

гипергеометрическую функцию

— —, взаимно обратные

349

интегральные преобразования

— —, дифференциальное уравнение

281

146

— —, дифференциальное уравнение

— —, интегральные представления

269

162, 164

— —, интегральное представление

Лежандра многочлены как зональные

271

сферические функции 136

— —, интегральные преобразования

— — ортогональность 169

285 — 287

— — производящая функция 162

— —, преобразования Меллина 273,

— — разложение в ряд Фурье 135

276

— — рекуррентные формулы 164,165

— —, разложение в ряд 273

— — связь с функциями Бесселя 233

— —, рекуррентные формулы 268

— — теорема сложения 140

— —, теоремы сложения 277

— присоединенные функции 133,

— —, — умножения 280, 281

316, 317

Матрица каноническая 463

— — —9 выражение через

— —, матричные элементы 463, 465

гипергеометрическую 349, 350

— касательная 37

— — —, дифференциальное

— квазиунитарная унимодулярная

уравнение 328

второго порядка 288

— — —, производящая-функция 525

— унитарная и (ср, 0, ф) 107, 108

— — —, рекуррентные соотношения

Матричная группа, см. группа

328

матричная

— — —, связь с многочленами

Мелера— Фока преобразование 537

Гегенбауэра 478

Меллина преобразование 104, 240

— — —, соотношения симметрии

Мера инвариантная 41, 294

318

— — слева, справа 41

— — —, теоремы сложения и

Многочлен, см. соответствующее

умножения 325, 326

название

— функции 315

Неймана функция 270

— —, дифференциальное уравнение

— —, разложение в ряд 273

328

Однородная функция 49

— —, производящая функция

Однородный многочлен,

континуальная 331

каноническое разложение 441

— —, рекуррентные соотношения

Оператор антилинейный 75

328

— волновой 537

инвариантный относительно преобразований группы 54

инфинитезимальный 35

Лапласа 437, 438

— в полисферических координатах 493

— в сферических координатах 453

— на гиперболоиде 538

— на единичной сфере 152, 488

— на сфере 487

перестановочный с представлениями 49

—, разложение в непрерывную прямую сумму операторов 80

типа Гильберта—Шмидта 74, 75

эрмитово-сопряженный 28

lm 149, 150

Орисферические функции 542 Ортогональное дополнение подпространства 32

Парсеваля равенство 59

— для центральных функций 71 Планшереля формула 96 Подгруппа массивная 44

однопараметрическая 35

стационарная точки 39 Подпространство дополнительное 30

инвариантное 29

тривиальное 29

Fl 182

Показательная функция 22 Поле величины на сфере 176 Полисферические функции 497 Полная система попарно

неэквивалентных неприводимых унитарных представлений группы 59

Полугруппа 255 Предел в среднем 97

Представление группы 23

— бесконечномерное 25

— вполне приводимое 32

— единичное 23

— индуцированное 46, 342 —- — класса 1 относительно

подгруппы 44

— конечномерное 24

—, матричная запись 24, 34

— неприводимое 29

n-мерное 24

— приводимое 29

— операторно неприводимое 51

— оператором сдвига 42

—, разложение в прямую сумму

30

— регулярное левое, правое 42

— скрещенных произведений 209

— сопряженное 27

— точное 23

— тривиальное 23

— унитарное 28

—, полная приводимость 32

эрмитово-сопряженное 28 Представления группы линейных преобразований прямой 236,

237, 249

— с операторным множителем 46

— треугольных матриц третьего порядка неприводимые 401, 404, 405

—, эквивалентные между собой 26

M(2) квазирегулярные 219, 221, 224

— неприводимые 200—201

M(2) неприводимые 544

MH(2) 253

— — квазирегулярные 282

— — неприводимые 257, 258

QU(2) индуцированные 342

—, инфинитезимальные операторы 298

— — квазирегулярные 343

— — неприводимые 295, 299, 307, 308

—, приводимость 300

— — регулярные 332, 340

— — унитарно сопряженные 306

— — унитарные основной и дополнительной серий 303— 305

— — частично эквивалентные 302

R 81

Rn регулярные 98

SH(2) 85

SH(n) 504, 505

— — квазирегулярные 529

—, неприводимость 508 Представления группы SH(n), приводимость 510

— — серий дискретной, дополнительной, основной 514

—, сопряженность 506

—, унитарность 511, 514

—, эквивалентность 515

SL(2, C) 118

SL(2, R) 354, 356, 362, 393

SO(2) 83, 86, 88

SO(n) в пространствах гармонических и однородных многочленов 436, 438

—, инфинитезимальные операторы 446

— — квазирегулярные 435, 443

— — неприводимые 437, 443, 447

SU(2), инвариантное скалярное произведение 121

—, инфинитезимальные операторы 118

— — неприводимые 123— 127, 132

— — регулярные 146, 148, 228

компактных групп, полная

приводимость 57 Преобразование интегральное

функций на гиперболоиде 534

Мелера—Фока 537

Меллина 104

—, аналог формулы Планшереля

104

—, формула обращения 104

— функции Rλ(g)ϕ(x) 240

множества 38

функций с интегрируемым квадратом 101

Фурье 91, 93, 96

— в комплексной области 99

—, формула обращения 93 — 95

— функций нескольких переменных 98

— — с интегрируемым квадратом

98

— — xu и x+u 249

Фурье-Бесселя 222, 224

—, аналог формулы Планшереля 222

—, формула обращения 222 Присоединенные сферические

функции 45, 137, 175, 516, 549

—, вычисление 520, 522

—, интегральное представление

517

функции Лежандра 133, 134, 135

—9 дифференциальное

уравнение 145 Присоединенные функции Лежандра,

ортогональность 168

—, производящая функция 162

—, рекуррентные соотношения

144

Произведение гильбертовых пространств тензорное 75

групп скрещенное (полупрямое) 203

линейных пространств кронекеровское (тензорное) 72

операторов кронекеровское

(тензорное) 73, 76

— представлений кронекеровское (тензорное) 33

Производящая функция 154 Пространство гильбертово 77

— инвариантное относительно движений 41

линейное n-мерное 98

— унитарное 74

Лобачевского 501, 502

—, инвариантное интегрирование по орисфере 527, 528

однородное 39

однородных гармонических многочленов 437, 438, 460

— многочленов 117, 436, 439, 443

полное 77

представления 24

псевдоевклидово 498

сопряженное 27, 72

счетно-гильбертово 77

ядерное 77

βnσ 504

Dχ 295, 296

G1 G2 182

βnl, канонический базис 460, 462

L2(Sn-1) 435

Sµ 229

Прямая сумма гильбертовых пространств непрерывная 79

~ ортогональная 78 Псевдоевклидова плоскость 251

—, аналог полярной системы координат 252

—, расстояние между точками 252 Псевдосфера 499 —, расстояние между точками 501

Разложение по многочленам Гегенбауэра 481

по функциям Plmn(x) 170, 172

Разложение по функциям Якоби 336

полей на сфере 176

произведений функций Plmn(z) 192

функций на группе SU(2) 166, 172, 174

— на однородных пространствах

65

— на сфере 175

Ряд Клебша Гордана 192

— Фурье 88, 89

— на компактных группах 58 Свертка функций 68 Символ Вигнера 189 Символическая степень 194 Система функций

ортонормированная 169 След матрицы 34 Специальные функции

математической физики 13 Сужение представления 29 Сумма подпространств прямая 30

представлений прямая 30

~ ортогональная 31 Сфера 40

— единичная S2 116

Сферические зональные функции, см. зональные сферические функции

координаты 431, 489, 492

—присоединенные функции, см. присоединенные сферические функции

функции 44

Сходимость в среднем 97

матриц 56 Тригонометрические функции 83 Углы Эйлера 107

— вращений 113, 114, 434

— гиперболического вращения

504

— комплексные 112

— произведения двух матриц 108 Уиттекера дифференциальное

уравнение 411, 412

функции 397, 398

—, двойственные формулы 424

—, дифференциальное уравнение

411

—, континуальные теоремы сложения 421, 425

—, представления Меллина— Бернса 416

—, преобразования Меллина по параметрам 418

Уиттекера функции, разложение в ряд 398

—, рекуррентные соотношения

409 — 411

—, соотношения симметрии 413 Условно периодическая функция 93 Фактор-пространство 29 Финитная функции 99 Формула, см. соответствующее

название

Фундаментальная последовательность элементов

77

Функции, см. соответствующее название

на окружности четная, нечетная

296

Plmn(z) 128,145

—, дифференциальное уравнение

145, 150

—, интегральные представления

129, 161

—, производящие функции 155, 162

—, разложение в ряды по

— 170 172

—, — их произведений 192

—, — по присоединенным функциям Лежандра 193

—, рекуррентные соотношения

143, 148, 153, 156 — 159, 194

—, связь с коэффициентами Клебша—Гордана 194

—, с многочленами Якоби 133

—, соотношения обхода 132

—, — ортогональности 168

—, — симметрии 130

—, теорема сложения 138

—, формула умножения 140

—, частные значения 129

xu1 и x+u1 249

Фурье коэффициенты 88

— преобразование 91, 93, 96

— ряд 88, 89

Фурье—Бесселя преобразование 222 Хансена формула 214 Характер представления 34 Целая аналитическая функция

экспоненциального типа 100 Центральная функция 69, 181

—, разложение в ряд 70, 71, 181 Цилиндрические функции 268

—, дифференциальное уравнение

269

Чебышева многочлен первого рода

141

Шура лемма 51, 52 Эйлера углы, см. углы Эйлера

— формулы 83 Эквивалентность представлений 26 Эрмита многочлены 555

—, дифференциальное уравнение

556

— как предел многочленов Гегенбауэра 555

—, производящая функция 557

—, рекуррентные соотношения

556

—, соотношения ортогональности

559

—, формулы сложения и

умножения 557, 558 Якоби многочлены 133

Якоби многочлены, выражение через гипергеометрическую функцию

349

—, ортогональность 169

—, связь с функциями Бесселя 233

функции 310

—, выражение через гипергеометрическую 350

—, дифференциальное уравнение

328, 334

—, интегральные представления

310, 311 — 314

—, производящая функция 329

—, — — континуальная 331

— —, рекуррентные соотношения

— —, — симметрии 317

327, 334

— —, теоремы сложения и

— —, соотношения ортогональности

умножения 322 — 324, 325

344