埃爾米特多項式

埃爾米特多項式是一種經典的正交多項式族,得名於法國數學家夏爾·埃爾米特。機率論里的埃奇沃斯級數的表達式中就要用到埃爾米特多項式。在組合數學中,埃爾米特多項式是阿佩爾方程的解。物理學中,埃爾米特多項式給出了量子諧振子的本徵態。

數學中,埃爾米特多項式是一種經典的正交多項式族,得名於法國數學家夏爾·埃爾米特機率論里的埃奇沃斯級數的表達式中就要用到埃爾米特多項式。在組合數學中,埃爾米特多項式是阿佩爾方程的解。物理學中,埃爾米特多項式給出了量子諧振子的本徵態

定義

前六個(機率論中的)埃爾米特多項式的圖像。
埃爾米特多項式有兩種常見定義。第一種是:
這是機率論中較為常用的形式。有時也會使用另一種定義:
這是物理學中較為常用的形式。這兩種定義並不是完全等價的。它們之間的關係是:
下文中一般會使用第一種定義,也是機率學家偏好的定義。因為
是標準常態分配函式(數學期望等於0,標準差等於1)的機率密度函式
前六個(物理學中的)埃爾米特多項式的圖像。
前六個機率學的埃爾米特多項式的表達式為:

性質

多項式Hn是一個n次的多項式。機率論的埃爾米特多項式是首一多項式(最高次項係數等於1),而物理學的埃爾米特多項式的最高次項係數等於2的n次。

正交性

多項式Hn的次數與序號n相同,所以不同的埃爾米特多項式的次數不一樣。對於給定的權函式w,埃爾米特多項式的序列將會是正交序列。
(對於機率論的埃爾米特多項式) (對於物理學的埃爾米特多項式)也就是說,當m≠ n時:
除此之外,還有:
(對於機率論的埃爾米特多項式) (對於物理學的埃爾米特多項式)

完備性

在所有滿足
的函式所構成的完備空間中,埃爾米特多項式序列構成一組。其中的內積定義如下:

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