1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : التفاضل و التكامل :

Struve Function

المؤلف:  Aarts, R. M. and Janssen, A. J. E. M.

المصدر:  "Approximation of the Struve Function H_1 Occurring in Impedance Calculations." J. Acoust. Soc. Amer. 113

الجزء والصفحة:  ...

30-3-2019

3058

Struve Function

StruveH

The Struve function, denoted H_n(z) or occasionally H_n(z), is defined as

(1)

where Gamma(z) is the gamma function (Abramowitz and Stegun 1972, pp. 496-499). Watson (1966, p. 338) defines the Struve function as

(2)

The Struve function is implemented as StruveH[nz].

The Struve function and its derivatives satisfy

(3)

For integer n, the Struve function gives the solution to

(4)

where n!! is the double factorial.

The Struve function arises in the problem of the rigid-piston radiator mounted in an infinite baffle, which has radiation impedance given by

 Z=rhocpia^2[R_1(2ka)-iX_1(2ka)],

(5)

where

R_1(x) = 1-(2J_1(x))/(2x)

(6)

X_1(x) = (2H_1(x))/x,

(7)

where a is the piston radius, k is the wavenumber omega/crho is the density of the medium, c is the speed of sound, J_1(x)is the first order Bessel function of the first kind and H_1(z) is the Struve function of the first kind.

StruveHReImStruveHContours

The illustrations above show the values of the Struve function H_0(z) in the complex plane.

For integer orders,

H_0(z) = 2/pisum_(k=0)^(infty)((-1)^k)/([(2k+1)!!]^2)z^(2k+1)

(8)

= 2/pi(z-1/9z^3+1/(225)z^5-1/(11025)z^7+1/(893025)z^9-...)

(9)

H_1(z) = 2/pisum_(k=1)^(infty)((-1)^(k+1))/((2k-1)!!(2k+1)!!)z^(2k)

(10)

= 2/pi(1/3z^2-1/(45)z^4+1/(1575)z^6-1/(99225)z^8+...)

(11)

(OEIS A001818 and A079484).

StruveH1Approximation

A simple approximation of H_1(x) for real x is given by

 H_1(x) approx h(x) 
 =2/pi-J_0(x)+((16)/pi-5)(sinx)/x+(12-(36)/pi)(1-cosx)/(x^2),

(12)

with squared approximation error on [0,infty) equal to 2.2×10^(-4) by Parseval's formula (Aarts and Janssen 2003). The right-hand side of equation (12) equals 0=H_1(0) for x=0. The approximation error is small and decently spread-out over the whole x-range, vanishes for x=0, and reaches its maximum value at about 0.005. The maximum relative error appears to be less than 1% and decays to zero for x->infty.

For half integer orders,

H_(n+1/2)(z) = Y_(n+1/2)(z)+1/pisum_(k=0)^(n)(Gamma(k+1/2)(1/2z)^(-2k+n-1/2))/(Gamma(n+1-k))

(13)

H_(-(n+1/2))(z) = (-1)^nJ_(n+1/2)(z).

(14)

The first few cases are

H_(1/2)(z) = sqrt(2/(piz))(1-cosz)

(15)

H_(3/2)(z) = (2+z^2-2cosz-2zsinz)/(sqrt(2pi)z^(3/2))

(16)

H_(5/2)(z) = (24+4z^2+z^4+8(z^2-3)cosz-24zsinz)/(4sqrt(2pi)z^(5/2)).

(17)


 


REFERENCES:

Aarts, R. M. and Janssen, A. J. E. M. "Approximation of the Struve Function H_1 Occurring in Impedance Calculations." J. Acoust. Soc. Amer. 113, 2635-2637, 2003.

Abramowitz, M. "Tables of Integrals of Struve Functions." J. Math. Phys. 29, 49-51, 1950.

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Struve Function H_nu(x)." §12.1 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 496-498, 1972.

Apelblat, A. "Derivatives and Integrals with Respect to the Order of the Struve Functions H_nu(x) and L_nu(x)." J. Math. Anal. Appl.137, 17-36, 1999.

Cook, R. K. "Some Properties of Struve Functions." J. Washington Acad. Sci. 47, 365-368, 1957.

Horton, C. W. "On the Extension of Some Lommel Integrals to Struve Functions with an Application to Acoustic Radiation." J. Math. Phys. 29, 31-37, 1950.

Horton, C. W. "A Short Table of Struve Functions and of Some Integrals Involving Bessel and Struve Functions." J. Math. Phys.29, 56-58, 1950.

Mathematical Tables Project. "Table of the Struve Functions L_nu(z) and H_nu(z)." J. Math. Phys. 25, 252-259, 1946.

Prudnikov, A. P.; Marichev, O. I.; and Brychkov, Yu. A. "The Struve Functions H_nu(x) and L_nu(x)." §1.4 in Integrals and Series, Vol. 3: More Special Functions. Newark, NJ: Gordon and Breach, pp. 24-27, 1990.

Sloane, N. J. A. Sequences A001818/M4669 and A079484 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Spanier, J. and Oldham, K. B. "The Struve Function." Ch. 57 in An Atlas of Functions. Washington, DC: Hemisphere, pp. 563-571, 1987.

Watson, G. N. A Treatise on the Theory of Bessel Functions, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1966.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي