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漢克爾變換

汉克尔变换是指对任何给定函数 以第一类贝塞尔函数 作无穷级数展开,贝塞尔函数 的阶数不变,级数各项 作变化。各项 前系数 构成了变换函数。对于函数 , 其 阶贝塞尔函数的汉克尔变换( 为自变量)为

其中, 为阶数为 的第一类贝塞尔函数,。对应的,逆汉克尔变换 定义为

汉克尔变换是一种积分变换,最早由德国数学家赫尔曼·汉克尔提出,又被称为傅立叶-贝塞尔变换。

正交性 编辑

贝塞尔函数构成 正交函数族 权重因子为 r:

 

其中    大于零。

与其他函数变换的关系 编辑

傅立叶变换 编辑

零阶汉克尔函数即为圆对称函数的二维傅立叶变换。给定二维函数   ,径向矢量为  ,其傅立叶变换为

 

不失一般性,选择极坐标   ,使得矢量   方向指向   。极坐标下的傅立叶变换写作

 

其中   为矢量    间夹角。如果函数   恰为圆对称不依赖角变量    ,对角度   的积分可以提出,傅立叶变换写作

 

此式恰为   的零阶汉克尔变换的   倍。

常见汉克尔变换函数对 编辑

   
   
   
   
   
    for -2<Re(m)<-1/2
   
   ,  可为复数
   
   
   
   
   
   
   
   
   

参见条目 编辑

漢克爾變換, 此條目没有列出任何参考或来源, 2012年7月19日, 維基百科所有的內容都應該可供查證, 请协助補充可靠来源以改善这篇条目, 无法查证的內容可能會因為異議提出而被移除, 汉克尔变换是指对任何给定函数, displaystyle, 以第一类贝塞尔函数, displaystyle, 作无穷级数展开, 贝塞尔函数, displaystyle, 的阶数不变, 级数各项, displaystyle, 作变化, 各项, displaystyle, 前系数, displaystyle, 构成了变换函数, 对于函数. 此條目没有列出任何参考或来源 2012年7月19日 維基百科所有的內容都應該可供查證 请协助補充可靠来源以改善这篇条目 无法查证的內容可能會因為異議提出而被移除 汉克尔变换是指对任何给定函数 f r displaystyle f r 以第一类贝塞尔函数 J n k r displaystyle J nu kr 作无穷级数展开 贝塞尔函数 J n k r displaystyle J nu kr 的阶数不变 级数各项 k displaystyle k 作变化 各项 J n k r displaystyle J nu kr 前系数 F n displaystyle F nu 构成了变换函数 对于函数 f r displaystyle f r 其 n displaystyle nu 阶贝塞尔函数的汉克尔变换 k displaystyle k 为自变量 为 F n k 0 f r J n k r r d r displaystyle F nu k int 0 infty f r J nu kr rdr 其中 J n displaystyle J nu 为阶数为 n displaystyle nu 的第一类贝塞尔函数 n 1 2 displaystyle nu geq 1 2 对应的 逆汉克尔变换 F n k displaystyle F nu k 定义为 f r 0 F n k J n k r k d k displaystyle f r int 0 infty F nu k J nu kr kdk 汉克尔变换是一种积分变换 最早由德国数学家赫尔曼 汉克尔提出 又被称为傅立叶 贝塞尔变换 目录 1 正交性 2 与其他函数变换的关系 2 1 傅立叶变换 3 常见汉克尔变换函数对 4 参见条目正交性 编辑贝塞尔函数构成 正交函数族 权重因子为 r 0 J n k r J n k r r d r d k k k displaystyle int 0 infty J nu kr J nu k r r operatorname d r frac delta k k k nbsp 其中 k displaystyle k nbsp 与 k displaystyle k nbsp 大于零 与其他函数变换的关系 编辑傅立叶变换 编辑 零阶汉克尔函数即为圆对称函数的二维傅立叶变换 给定二维函数 F r displaystyle F boldsymbol r nbsp 径向矢量为 r displaystyle boldsymbol r nbsp 其傅立叶变换为 F k f r e i k r d r displaystyle F boldsymbol k iint f boldsymbol r e i boldsymbol k cdot boldsymbol r d boldsymbol r nbsp 不失一般性 选择极坐标 r 8 displaystyle r theta nbsp 使得矢量 k displaystyle boldsymbol k nbsp 方向指向 8 0 displaystyle theta 0 nbsp 极坐标下的傅立叶变换写作 F k 0 0 2 p f r 8 e i k r cos 8 r d r d 8 displaystyle F boldsymbol k int 0 infty int 0 2 pi f r theta e ikr cos theta rdrd theta nbsp 其中 8 displaystyle theta nbsp 为矢量 k displaystyle boldsymbol k nbsp 与 r displaystyle boldsymbol r nbsp 间夹角 如果函数 f displaystyle f nbsp 恰为圆对称不依赖角变量 8 displaystyle theta nbsp f f r displaystyle f equiv f r nbsp 对角度 8 displaystyle theta nbsp 的积分可以提出 傅立叶变换写作 F k F k 2 p 0 f r J 0 k r r d r displaystyle F boldsymbol k F k 2 pi int 0 infty f r J 0 kr rdr nbsp 此式恰为 f r displaystyle f r nbsp 的零阶汉克尔变换的 2 p displaystyle 2 pi nbsp 倍 常见汉克尔变换函数对 编辑f r displaystyle f r nbsp F 0 k displaystyle F 0 k nbsp 1 displaystyle 1 nbsp d k k displaystyle delta k k nbsp 1 r displaystyle 1 r nbsp 1 k displaystyle 1 k nbsp r displaystyle r nbsp 1 k 3 displaystyle 1 k 3 nbsp r 3 displaystyle r 3 nbsp 9 k 5 displaystyle 9 k 5 nbsp r m displaystyle r m nbsp 2 m 1 G m 2 1 k m 2 G m 2 displaystyle frac 2 m 1 Gamma m 2 1 k m 2 Gamma m 2 nbsp for 2 lt Re m lt 1 21 r 2 z 2 displaystyle frac 1 sqrt r 2 z 2 nbsp e k z k 2 z p k K 1 2 k z displaystyle frac e k z k sqrt frac 2 z pi k K 1 2 k z nbsp 1 r 2 z 2 displaystyle frac 1 r 2 z 2 nbsp K 0 k z displaystyle K 0 kz nbsp z displaystyle z nbsp 可为复数e i a r r displaystyle e iar r nbsp i a 2 k 2 a gt 0 k lt a displaystyle i sqrt a 2 k 2 quad a gt 0 k lt a nbsp displaystyle nbsp 1 k 2 a 2 a gt 0 k gt a displaystyle 1 sqrt k 2 a 2 quad a gt 0 k gt a nbsp e a 2 r 2 2 displaystyle e a 2 r 2 2 nbsp e k 2 2 a 2 a 2 displaystyle frac e k 2 2a 2 a 2 nbsp r 2 f r displaystyle r 2 f r nbsp d 2 F 0 d k 2 1 k d F 0 d k displaystyle frac operatorname d 2 F 0 operatorname d k 2 frac 1 k frac operatorname d F 0 operatorname d k nbsp f r displaystyle f r nbsp F n k displaystyle F nu k nbsp r s displaystyle r s nbsp G 1 2 2 n s G 1 2 n s 2 s 1 k s 2 displaystyle frac Gamma left frac 1 2 2 nu s right Gamma tfrac 1 2 nu s frac 2 s 1 k s 2 nbsp r n 2 s G s r 2 h displaystyle r nu 2s Gamma left s r 2 h right nbsp 1 2 k 2 2 s n 2 g 1 s n k 2 4 h displaystyle frac 1 2 left frac k 2 right 2s nu 2 gamma left 1 s nu frac k 2 4h right nbsp e r 2 r n U a b r 2 displaystyle e r 2 r nu U left a b r 2 right nbsp G 2 n b 2 G 2 n b a k 2 n e k 2 4 1 F 1 a 2 a b n k 2 4 displaystyle frac Gamma 2 nu b 2 Gamma 2 nu b a left frac k 2 right nu e frac k 2 4 1 F 1 left a 2 a b nu frac k 2 4 right nbsp r 2 f r displaystyle r 2 f r nbsp d 2 F n d k 2 1 k d F n d k n 2 k 2 F n displaystyle frac operatorname d 2 F nu operatorname d k 2 frac 1 k frac operatorname d F nu operatorname d k frac nu 2 k 2 F nu nbsp 参见条目 编辑傅里叶变换 取自 https zh wikipedia org w index php title 漢克爾變換 amp oldid 73763863, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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