2. Математические методы физики / Специальные функции и теория представления групп
.pdf1. |
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
—— — x−u 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
—x−u−1 и x+u−1 249
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 |
|