специальные системы многочленов {
рп (
х)};
n = 0, 1, 2,..., ортогональных с весом ρ(
х) на отрезке [
а,
b ] (см.
Ортогональная система функций). Нормированная система О. м. обозначается через
, а система О. м., старшие коэффициенты которых равны 1,- через
. В краевых задачах математической физики часто встречаются системы О. м., для которых вес ρ(
х) удовлетворяет дифференциальному уравнению (Пирсона)
Многочлен рп (х) такой системы удовлетворяет дифференциальному уравнению
где γn =n [(α1 + (n + 1)β2].
Наиболее важные системы О. м. (классические) относятся к этому типу; они получаются (с точностью до постоянного множителя) при указанных ниже а, b и ρ(х).
2)
Лагерра многочлены Ln (
x) - при
а = 0,
b = + ∞ и ρ(
х) =
е-х (их наз. также многочленами Чебышева - Лагерра) и обобщённые
многочлены Лагерра
- при
.
3)
Эрмита многочлены Нn (
х) - при
а = -∞,
b = + ∞ и
(их называют также многочленами Чебышева - Эрмита).
О. м. обладают многими общими свойствами. Нули многочленов рn (х) являются действительными и простыми и расположены внутри [а, b ]. Между двумя последовательными нулями многочлена рn (х) лежит один нуль многочлена pn+1 (х). Многочлен рn (х) может быть представлен в виде т. н. формулы Родрига
где
An - постоянное, а β(
х) см. формулу (*). Каждая система О. м. обладает свойствами замкнутости. Три последовательных О. м.
,
,
связаны рекуррентным соотношением:
,
где ап+2 и λn+2 следующим образом выражаются через коэффициенты этих многочленов: если
,
то
;
Общая теория О. м. построена П. Л.
Чебышевым. Основным аппаратом изучения О. м. явилось для него разложение интеграла
в непрерывную дробь с элементами вида
х -
an и числителями λ
n-1. Знаменатели φ
n (
х)/
рn (
х) подходящих дробей этой непрерывной дроби образуют систему О. м. на отрезке [
a,
b ] относительно веса ρ(
х).
В. И. Битюцков.