लांबिक फलन

गणित में, लांबिक फलन फलन समष्टि से संबंधित होते हैं जो सदिश समष्टि होता है जो द्विरेखीय रूप से सुसज्जित होता है। अतः जब फलन समष्टि में फलन के प्रांत के रूप में अंतराल (गणित) होता है, तो द्विरैखिक रूप अंतराल पर फलनों के गुणनफल का अभिन्न अंग हो सकता है:

$\langle f,g\rangle =\int {\overline {f(x)}}g(x)\,dx.$

फलन $f$ और $g$ लांबिक होते हैं जब यह पूर्णांक शून्य होता है, अर्थात $\langle f,\,g\rangle =0$ जब भी $f\neq g$ होता है। इस प्रकार से परिमित-विमीय समष्टि में सदिश के आधार (रैखिक बीजगणित) के साथ, लांबिक फलन फलन समष्टि के लिए अनंत आधार बना सकते हैं। अतः वैचारिक रूप से, उपरोक्त पूर्णांक सदिश बिंदु गुणनफल के समतुल्य है; यदि उनका बिंदु-गुणनफल शून्य है तो दो सदिश परस्पर स्वतंत्र (लांबिक) होते हैं।

अतः मान लीजिए $\{f_{0},f_{1},\ldots \}$ गैर-शून्य L²-मानदंड ${\textstyle \left\|f_{n}\right\|_{2}={\sqrt {\langle f_{n},f_{n}\rangle }}=\left(\int f_{n}^{2}\ dx\right)^{\frac {1}{2}}}$ के लांबिक फलनों का क्रम है। यह इस प्रकार है कि अनुक्रम $\left\{f_{n}/\left\|f_{n}\right\|_{2}\right\}$ L²-मानदंड एक के फलनों का है, जो एक लम्बवत अनुक्रम बनाता है। इस प्रकार से परिभाषित L²-मानदंड के लिए, पूर्णांक को परिबद्ध किया जाना चाहिए, जो फलन को वर्ग-अभिन्न होने तक सीमित करता है।

त्रिकोणमितीय फलन

Main articles: फूरियर श्रेणी and सुसंगत विश्लेषण

अतः लांबिक फलन के कई समुच्चय अनुमानित फलन के लिए मानक आधार बन गए हैं। इस प्रकार से उदाहरण के लिए, जब $m\neq n$ और n धनात्मक पूर्णांक होते हैं, तो ज्या फलन sin nx और sin mx अंतराल $x\in (-\pi ,\pi )$ पर लांबिक होते हैं। अतः तब

$2\sin \left(mx\right)\sin \left(nx\right)=\cos \left(\left(m-n\right)x\right)-\cos \left(\left(m+n\right)x\right)$

के लिए, और दो ज्या फलनों के गुणनफल का अभिन्न अंग समाप्त हो जाता है। इस प्रकार से कोटिज्या फलन के साथ, इन लांबिक फलन को फूरियर श्रृंखला के साथ अंतराल पर दिए गए फलन को अनुमानित करने के लिए त्रिकोणमितीय बहुपद में एकत्रित किया जा सकता है।

बहुपद

Main article: लम्बिक बहुपद

इस प्रकार से यदि कोई अंतराल $[-1,1]$ पर एकपदी अनुक्रम $\left\{1,x,x^{2},\dots \right\}$ से प्रारंभ करता है और ग्राम-श्मिट प्रक्रिया को लागू करता है,तो उसे लीजेंड्रे बहुपद प्राप्त होता है। अतः लांबिक बहुपदों का अन्य संग्रह संबंधित लीजेंड्रे बहुपद हैं।

इस प्रकार से लांबिक बहुपदों के अध्ययन में भार फलन $w(x)$ सम्मिलित होते हैं जिन्हें द्विरेखीय रूप में डाला जाता है:

$\langle f,g\rangle =\int w(x)f(x)g(x)\,dx.$

अतः $(0,\infty )$ पर लैगुएरे बहुपद के लिए भार फलन $w(x)=e^{-x}$ है।

इस प्रकार से भौतिक विज्ञानी और संभाव्यता सिद्धांतकार दोनों $(-\infty ,\infty )$ पर हर्माइट बहुपद का उपयोग करते हैं, जहां भार फलन $w(x)=e^{-x^{2}}$ या $w(x)=e^{-x^{2}/2}$ है।

अतः चेबीशेव बहुपदों को $[-1,1]$ पर परिभाषित किया गया है और भार ${\textstyle w(x)={\frac {1}{\sqrt {1-x^{2}}}}}$ या ${\textstyle w(x)={\sqrt {1-x^{2}}}}$ का उपयोग किया गया है।

ज़र्निक बहुपद को इकाई चक्रिका पर परिभाषित किया गया है और इस प्रकार से इसमें त्रिज्यीय और कोणीय दोनों भागों की लंबिकता है।

बाइनरी-मान फलन

अतः वाल्श फलन और उसकी तरंगिका अलग-अलग श्रेणियों के साथ लांबिक फलन के उदाहरण हैं।

तर्कसंगत फलन

अतः इस प्रकार से x=0.01 और 100 के बीच क्रम n=0,1,2,3 और 4 के चेबीशेव तर्कसंगत फलनों की रूप रेखा है।

इस प्रकार से लीजेंड्रे और चेबीशेव बहुपद अंतराल के लिए लांबिक वर्ग [−1, 1] प्रदान करते हैं जबकि कभी-कभी लांबिक वर्गों [0, ∞) की आवश्यकता होती है। अतः इस स्थिति में तर्क लाने के लिए पहले केली परिवर्तन वास्तविक होमोग्राफी [−1, 1] को लागू करना सुविधाजनक है। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप तर्कसंगत फलन लांबिक फलन के वर्ग बनते हैं जिन्हें लीजेंड्रे तर्कसंगत फलन और चेबीशेव तर्कसंगत फलन कहा जाता है।

अवकल समीकरणों में

इस प्रकार से सीमा स्थितियों के साथ रैखिक अंतर समीकरणों के हलों को प्रायः लांबिक हल फलनों (या आइगेनफलन ) के भारित योग के रूप में लिखा जा सकता है, जिससे सामान्यीकृत फूरियर श्रृंखला बनती है।

यह भी देखें

• आइगेनमान एवं आइगेनसदिश
• हिल्बर्ट समष्टि
• करहुनेन-लोवे प्रमेय
• लॉरीसेला का प्रमेय
• वानियर फलन

संदर्भ

• George B। Arfken & Hans J। Weber (2005) Mathematical Methods for Physicists, 6th edition, chapter 10: Sturm-Liouville Theory — Orthogonal Functions, Academic Press।
• Price, Justin J. (1975). "Topics in orthogonal functions". American Mathematical Monthly. 82: 594–609. doi:10.2307/2319690.
• Giovanni Sansone (translated by Ainsley H। Diamond) (1959) Orthogonal Functions, Interscience Publishers।

बाहरी संबंध

• Orthogonal Functions, on MathWorld।