Wprowadzenie do funkcji Bessela

Funkcje Bessela, znane również jako funkcje cylindryczne zdefiniowane przez matematyka Daniela Bernoulli, a następnie uogólnione przez Friedricha Bessela, są rozwiązaniami równania różniczkowego Bessela drugiego rzędu, znanego jako równanie Bessela. Rozwiązania tych równań mogą być pierwszym i drugim rodzajem.

x^2y"+xy'+(x^2-n^2) y=0

Kiedy metoda rozdzielania zmiennych jest stosowana do równań Laplace'a lub rozwiązywania równań propagacji ciepła i fali, prowadzą one do równań różniczkowych Bessela. MATLAB zapewnia tę złożoną i zaawansowaną funkcję „bessel”, a litera i słowo kluczowe decydują o pierwszym, drugim i trzecim rodzaju funkcji Bessela.

Rodzaje funkcji Bessela w MATLAB

Ogólne rozwiązanie równania różniczkowego Bessela ma dwa liniowo zależne rozwiązania:

Y= A Jν(x)+B Yν(x)

1. Funkcja Bessela pierwszego rodzaju

Funkcja Bessela pierwszego rodzaju, Jν (x) jest skończona dla x = 0 dla wszystkich rzeczywistych wartości v. W MATLAB jest reprezentowana przez słowo kluczowe besselj i ma następującą składnię:

  • Y = besselj (nu, z): Zwraca funkcję Bessela pierwszego rodzaju dla każdego elementu w tablicy Z.
  • Y = besselj (nu, Z, skala) : Określa, czy skalować funkcję Bessela wykładniczo. Wartość skali może wynosić 0 lub 1, jeśli jest równa 0, wówczas skalowanie nie jest wymagane, a jeśli wartość wynosi 1, musimy skalować wynik.
  • Argumentami wejściowymi są nu i z, gdzie nu to kolejność równań określona jako wektor, macierz itp. I jest liczbą rzeczywistą. Z może być macierzą wektorową, skalarną lub wielowymiarową. Nu i z muszą być tego samego rozmiaru lub jeden z nich to skalar.

2. Funkcja Bessela drugiego rodzaju (Yν (x))

Jest również znany jako funkcja Webera lub Neumanna, która występuje w liczbie pojedynczej przy x = 0. W MATLAB jest on reprezentowany przez słowo kluczowe i ma następującą składnię:

  • Y = bessely (nu, Z): Oblicza funkcję Bessela drugiego rodzaju Yν (x) dla każdego elementu w tablicy Z.
  • Y = bessely (nu, Z, scale) : Określa, czy skalować funkcję Bessela wykładniczo. Wartość skali może wynosić 0 lub 1, jeśli jest równa 0, wówczas skalowanie nie jest wymagane, a jeśli wartość wynosi 1, musimy skalować wynik.
  • Argumentami wejściowymi są nu i z, gdzie nu to kolejność równań określona jako wektor, macierz itp. I jest liczbą rzeczywistą. Z może być macierzą wektorową, skalarną lub wielowymiarową. Nu i z muszą być tego samego rozmiaru lub jeden z nich to skalar.

3. Funkcja Bessela trzeciego rodzaju

Jest reprezentowany przez słowo kluczowe besselh i ma następującą składnię:

  • H = besselh (nu, Z) : Oblicza to funkcję Hankela dla każdego elementu w tablicy Z
  • H = besselh (nu, K, Z ): Oblicza to funkcję Hankela pierwszego lub drugiego rodzaju dla każdego elementu w tablicy Z, gdzie K może wynosić 1 lub 2. Jeśli K wynosi 1, to oblicza funkcję Bessela pierwszego rodzaju i jeśli K ma wartość 2, oblicza funkcję Bessela drugiego rodzaju.
  • H = besselh (nu, K, Z, skala ): Określa, czy skalować funkcję Bessela wykładniczo. Wartość skali może wynosić 0 lub 1, jeśli wynosi 0, wówczas skalowanie nie jest wymagane, a jeśli wartość wynosi 1, wówczas musimy skalować wyjście w zależności od wartości K.

Zmodyfikowane funkcje Bessela

1. Zmodyfikowana funkcja Bessela pierwszego rodzaju

Jest reprezentowany przez słowo kluczowe besseli i ma następującą składnię:

  • I = besseli (nu, Z): Oblicza zmodyfikowaną funkcję Bessela pierwszego rodzaju I ν ( z ) dla każdego elementu w tablicy Z.
  • I = besseli (nu, Z, skala): Określa, czy skalować funkcję Bessela wykładniczo. Jeśli skala wynosi 0, wówczas skalowanie nie jest wymagane, a jeśli skala wynosi 1, wynik musi zostać skalowany.
  • Argumentami wejściowymi są nu i z, gdzie nu to kolejność równań określona jako wektor, macierz itp. I jest liczbą rzeczywistą. Z może być macierzą wektorową, skalarną lub wielowymiarową. Nu i z muszą być tego samego rozmiaru lub jeden z nich to skalar.

2. Zmodyfikowana funkcja Bessela drugiego rodzaju

Jest reprezentowany przez słowo kluczowe besselk i ma następującą składnię:

  • K = besselk (nu, Z): Oblicza zmodyfikowaną funkcję Bessela drugiego rodzaju K ν (z) dla każdego elementu w tablicy Z.
  • K = besselk (nu, Z, skala): Określa, czy skalować funkcję Bessela wykładniczo. Jeśli skala wynosi 0, wówczas skalowanie nie jest wymagane, a skala wynosi 1, wówczas wyjście musi zostać skalowane.
  • Argumentami wejściowymi są nu i z, gdzie nu to kolejność równań określona jako wektor, macierz itp. I jest liczbą rzeczywistą. Z może być macierzą wektorową, skalarną lub wielowymiarową. Nu i z muszą być tego samego rozmiaru lub jeden z nich to skalar.

Zastosowania funkcji Bessela

Poniżej znajdują się różne zastosowania funkcji Bessela:

  • Elektronika i przetwarzanie sygnałów : Zastosowano filtr Bessela, który podąża za funkcją Bessela, aby zachować sygnał w kształcie fali w paśmie przenoszenia. Jest to stosowane głównie w systemach zwrotnicy audio. Jest również stosowany w syntezie FM (modulacji częstotliwości) w celu wyjaśnienia rozkładu harmonicznego jednego sygnału fali sinusoidalnej modulowanego przez inny sygnał fali sinusoidalnej. Okno Kaisera, które następuje po funkcji Bessela, może być użyte do cyfrowego przetwarzania sygnału.
  • Akustyka : służy do wyjaśnienia różnych trybów wibracji w różnych membranach akustycznych, takich jak bęben.
  • Wyjaśnia rozwiązanie równania Schrödingera we współrzędnych sferycznych i cylindrycznych dla swobodnej cząstki.
  • Wyjaśnia dynamikę ciał pływających.
  • Przewodzenie ciepła: Równania przepływu i równania przewodzenia ciepła w wydrążonym nieskończonym cylindrze można wygenerować z równania różniczkowego Bessela.

Wniosek

Istnieje wiele innych aplikacji, które wykorzystują funkcje Bessela, takie jak konstrukcja mikrofonu, konstrukcja smartfona itp. Tak więc wybranie odpowiedniego układu współrzędnych jest konieczne, a jeśli mamy do czynienia z problemami dotyczącymi współrzędnych cylindrycznych lub sferycznych, funkcja Bessela pojawia się naturalnie.

Polecane artykuły

Jest to przewodnik po funkcjach Bessela w MATLAB. Tutaj omawiamy wprowadzenie i typy funkcji Bessela w MATLAB, zmodyfikowane wraz z aplikacjami funkcji Bessela. Możesz także przejrzeć nasze inne sugerowane artykuły, aby dowiedzieć się więcej -

  1. Integracja danych Talend
  2. Darmowe narzędzia do analizy danych
  3. Rodzaje technik analizy danych
  4. Funkcje MATLAB
  5. Typy danych w C
  6. Narzędzia Talend
  7. Kompilator Matlab | Aplikacje kompilatora Matlab
  8. Co to jest integracja danych?

Kategoria: