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Legendre’s equation,

Page 532 highlights

Legendre's equation An equation of the form (1-x2)⋅(d2y/dx2)-2⋅x⋅ (dy/dx)+n⋅ (n+1) ⋅y = 0, where n is a real number, is known as the Legendre's differential equation. Any solution for this equation is known as a Legendre's function. When n is a nonnegative integer, the solutions are called Legendre's polynomials. Legendre's polynomial of order n is given by ∑ Pn (x) = M (−1) m m=0 ⋅ 2n ⋅ (2n − 2m)! m!⋅(n − m)!⋅(n − 2m)! ⋅x n−2m = (2n)! 2n ⋅ (n!)2 ⋅ xn − 2n (2n − 2)! ⋅1!⋅(n −1)!(n − ⋅ 2)! x n−2 + ... − .. where M = n/2 or (n-1)/2, whichever is an integer. Legendre's polynomials are pre-programmed in the calculator and can be recalled by using the function LEGENDRE given the order of the polynomial, n. The function LEGENDRE can be obtained from the command catalog (,N) or through the menu ARITHMETIC/POLYNOMIAL menu (see Chapter 5). In RPN mode, the first six Legendre polynomials are obtained as follows: 0 LEGENDRE, result: 1, i.e., 1 LEGENDRE, result: 'X', i.e., 2 LEGENDRE, result: '(3*X^2-1)/2', i.e., 3 LEGENDRE, result: '(5*X^3-3*X)/2', i.e., 4 LEGENDRE, result: '(35*X^4-30*X^2+3)/8', i.e., P0(x) = 1.0. P1(x) = x. P2(x) = (3x2-1)/2. P3(x) =(5x3-3x)/2. P4(x) =(35x4-30x2+3)/8. 5 LEGENDRE, result: '(63*X^5-70*X^3+15*X)/8', i.e., P5(x) =(63x5-70x3+15x)/8. The ODE (1-x2)⋅(d2y/dx2)-2⋅x⋅ (dy/dx)+[n⋅ (n+1)-m2/(1-x2)] ⋅y = 0, has for solution the function y(x) = Pnm(x)= (1-x2)m/2⋅(dmPn/dxm). This function is referred to as an associated Legendre function. Page 16-54

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Legendre’s equation
An equation of the form (1-x
2
)
(d
2
y/dx
2
)-2
x
(dy/dx)+n
(n+1)
y = 0, where n
is a real number, is known as the Legendre’s differential equation.
Any
solution for this equation is known as a Legendre’s function.
When n is a
nonnegative integer, the solutions are called Legendre’s polynomials.
Legendre’s polynomial of order n is given by
m
n
M
m
n
m
n
x
m
n
m
n
m
m
n
x
P
2
0
)!
2
(
)!
(
!
2
)!
2
2
(
)
1
(
)
(
-
=
=
..
...
)!
2
(
)!
1
(
!
1
2
)!
2
2
(
)
!
(
2
)!
2
(
2
2
+
=
-
n
n
n
n
x
n
n
n
x
n
n
where M = n/2 or (n-1)/2, whichever is an integer.
Legendre’s polynomials are pre-programmed in the calculator and can be
recalled by using the function LEGENDRE given the order of the polynomial, n.
The function LEGENDRE can be obtained from the command catalog
(
‚N
) or through the menu ARITHMETIC/POLYNOMIAL menu (see
Chapter 5).
In RPN mode, the first six Legendre polynomials are obtained as
follows:
0
LEGENDRE, result: 1,
i.e.,
P
0
(x) = 1.0.
1
LEGENDRE, result: ‘X’,
i.e.,
P
1
(x) = x.
2
LEGENDRE, result: ‘(3*X^2-1)/2’,
i.e.,
P
2
(x) = (3x
2
-1)/2.
3
LEGENDRE, result: ‘(5*X^3-3*X)/2’,
i.e.,
P
3
(x) =(5x
3
-3x)/2.
4
LEGENDRE, result: ‘(35*X^4-30*X^2+3)/8’,
i.e.,
P
4
(x) =(35x
4
-30x
2
+3)/8.
5
LEGENDRE, result: ‘(63*X^5-70*X^3+15*X)/8’, i.e.,
P
5
(x) =(63x
5
-70x
3
+15x)/8.
The ODE
(1-x
2
)
(d
2
y/dx
2
)-2
x
(dy/dx)+[n
(n+1)-m
2
/(1-x
2
)]
y = 0, has for
solution the function y(x) = P
n
m
(x)= (1-x
2
)
m/2
(d
m
Pn/dx
m
).
This function is
referred to as an associated Legendre function
.