Преобразова́ние Яко́би, интегральное преобразование вида
J { F ( x ) } = f ( α , β ) ( n ) = ∫ − 1 1 P n ( α , β ) ( x ) F ( x ) d x , n = 0 , 1 , 2 , … , J\{F(x)\}=f^{(\alpha, \beta)}(n)=\int_{-1}^{1} P_{n}^{(\alpha, \beta)}(x) F(x)\,d x, \quad n=0,1,2, \ldots, J { F ( x )} = f ( α , β ) ( n ) = ∫ − 1 1 P n ( α , β ) ( x ) F ( x ) d x , n = 0 , 1 , 2 , … , где P n ( α , β ) ( x ) P_{n}^{(\alpha, \beta)}(x) P n ( α , β ) ( x ) – многочлен Якоби степени n n n ; α > − 1 \alpha>-1 α > − 1 , β > − 1 \beta>-1 β > − 1 – действительные числа . Формула обращения имеет вид
F ( x ) = ∑ n = 0 ∞ δ n − 1 ( 1 − x ) α ( 1 + x ) β P n ( α , β ) ( x ) f ( α , β ) ( n ) , − 1 < x < 1 , F(x)= \sum_{n=0}^{\infty} \delta_{n}^{-1}(1-x)^{\alpha}(1+x)^{\beta} P_{n}^{(\alpha, \beta)}(x) f^{(\alpha, \beta)}(n), \quad -1<x<1, F ( x ) = n = 0 ∑ ∞ δ n − 1 ( 1 − x ) α ( 1 + x ) β P n ( α , β ) ( x ) f ( α , β ) ( n ) , − 1 < x < 1 ,
δ n = 2 α + β + 1 Γ ( α + n + 1 ) Γ ( β + n + 1 ) n ! ( α + β + 2 n + 1 ) Γ ( α + β + n + 1 ) , \delta_{n}= \frac{2^{\alpha+\beta+1} \Gamma(\alpha+n+1) \Gamma(\beta+n+1)}{n!(\alpha+\beta+2n+1) \Gamma(\alpha+\beta+n+1)}, δ n = n ! ( α + β + 2 n + 1 ) Γ ( α + β + n + 1 ) 2 α + β + 1 Γ ( α + n + 1 ) Γ ( β + n + 1 ) , если ряд сходится.
Преобразование Якоби сводит операцию
T [ F ( x ) ] = d d x { ( 1 − x 2 ) d F d x + [ ( α − β ) + ( α + β ) x ] d F d x } T[F(x)]=\frac{d}{d x}\left\{(1-x^2) \frac{dF}{dx} +[(\alpha-\beta)+(\alpha+\beta)x] \frac{d F}{dx}\right\} T [ F ( x )] = d x d { ( 1 − x 2 ) d x d F + [( α − β ) + ( α + β ) x ] d x d F } к алгебраической по формуле
J { T [ F ( x ) ] } = − ( n + 1 ) ( n + α + β ) f ( α , β ) ( n ) + + { [ ( α − β ) + ( α + β ) x ] P n ( α , β ) ( x ) F ( x ) } ∣ − 1 1 . \begin{aligned} J\{T[F(x)]\}&=-(n+1)(n+\alpha+\beta) f^{(\alpha, \beta)}(n)+ \\&\quad+\left.\left\{[(\alpha-\beta)+(\alpha+\beta) x] P_{n}^{(\alpha, \beta)}(x) F(x)\right\}\right|_{-1}^{1}. \end{aligned} J { T [ F ( x )]} = − ( n + 1 ) ( n + α + β ) f ( α , β ) ( n ) + + { [( α − β ) + ( α + β ) x ] P n ( α , β ) ( x ) F ( x ) } − 1 1 . При α = β = 0 \alpha=\beta=0 α = β = 0 преобразование Якоби переходит в интегральное преобразование Лежандра , при α = β = ν − 1 2 \alpha=\beta=\nu-\frac{1}{2} α = β = ν − 2 1 – в преобразование Гегенбауэра .
Преобразование Якоби применяется при решении дифференциальных уравнений , содержащих оператор T T T . Преобразование Якоби введено также для специального класса обобщённых функций .
Брычков Юрий Александрович , Прудников Анатолий Платонович . Первая публикация: Математическая энциклопедия под ред. И. М. Виноградова, 1978.