У математиці перетворення Ганкеля (Ханкеля) виражає будь-яку дану функцію як зважену суму нескінченної кількості функцій Бесселя першого роду . Всі функції Бесселя в сумі мають однаковий порядок , але відрізняються коефіцієнтом масштабування вздовж осі . Необхідний коефіцієнт Fν кожної функції Бесселя в сумі, як функція коефіцієнта масштабування , визначає перетворювану функцію. Перетворення Ганкеля є інтегральним перетворенням і було вперше отримано математиком Германом Ганкелем. Воно також відоме як перетворення Фур'є-Бесселя. Подібно до того, як перетворення Фур'є для нескінченного інтервалу пов'язане з рядом Фур'є над скінченним інтервалом, так і перетворення Ганкеля над нескінченним інтервалом пов'язане з рядом Фур'є-Бесселя над скінченим інтервалом.
Визначення
Перетворення Ганкеля порядку функції задається формулою
де — функція Бесселя першого роду порядку при . Обернене перетворення Ганкеля визначається формулою
яку можна легко перевірити, використовуючи співвідношення ортогональності, описане нижче.
Область визначення
Існування оберненого перетворення Ганкеля функції справедливо для кожної точки, в якій неперервна, за умови, що функція визначена на , є кусково неперервною й обмеженої варіації на будь-якому скінченому підінтервалі в та
Однак, як і для перетворення Фур'є, область може бути розширена на області всюди щільного аргументу, щоб включити деякі функції, для яких вищенаведений інтеграл не є скінченим, наприклад .
Альтернативні означення
За альтернативним означенням перетворення Ганкеля для функції це
- Якщо , то
Ці два означення пов'язані між собою:
Це означає, що, як в першому означенні, перетворення Ганкеля тут є оберненим до самого себе:
На області визначення виконується умова
Отже, перетворення Ганкеля можна розширити на ширший клас функцій. Відповідно до наведеного вище посилання, якщо взяти інтеграл як границю з верхньою межею, що прямує до нескінченності (невласний інтеграл, а не інтеграл Лебега), то перетворення Ганкеля та відповідне обернене перетворення визначені для всіх функцій з простору L 2.
Перетворення рівняння Лапласа
Перетворення Ганкеля може бути використано для перетворення та розв’язання рівняння Лапласа, записаного в циліндричних координатах. Під дією перетворення Ганкеля, оператор Бесселя домножується на . В осесиметричному випадку рівняння з частинними похідними набуває вигляду
що є звичайним диференціальним рівнянням відносно перетвореної змінній .
Ортогональність
Функції Бесселя утворюють ортогональний базис з ваговим коефіцієнтом :
Теорема Планшереля та теорема Персеваля
Якщо і є такими, що їх перетворення Ганкеля і є добре визначеним, то теорема Планшереля стверджує:
Теорема Персеваля, яка стверджує
є частинним випадком теореми Планшереля. Доведення цих теорем ґрунтується на властивостях ортогональності.
Зв’язок з багатовимірним перетворенням Фур’є
Перетворення Ганкеля часто зустрічається у фізичних задачах із циліндричною або сферичною симетрією при записі багатовимірного перетворення Фур’є в гіперсферичних координатах.
Розглянемо функцію -вимірного вектора r. Його -вимірне перетворення Фур'є визначається як
Для того, щоб переписати його в гіперсферичних координатах, можна використати розклад плоскої хвилі на -вимірні гіперсферичні гармоніки :
де і — набори всіх гіперсферичних кутів у -просторі та -просторі. Це дає наступне співвідношення для -вимірного перетворення Фур’є в гіперсферичних координатах:
Якщо розкласти і через гіперсферичні гармоніки:
то перетворення Фур'є в гіперсферичних координатах спрощується до
Це означає, що функції з кутовою залежністю у вигляді гіперсферичної гармоніки зберігають її при багатовимірному перетворенні Фур’є, тоді як радіальна частина змінюється при перетворенні Ганкеля (з точністю до деяких додаткових множників, таких як ).
Часткові випадки
Перетворення Фур'є розмірності 2
Якщо двовимірну функцію f(r) розкласти в мультипольний ряд
тоді його двовимірне перетворення Фур'є задається формулою
де є перетворенням Ганкеля -го порядку для (у цьому випадку виконує роль кутового моменту, який було позначено як у попередньому розділі).
Перетворення Фур'є розмірності 3
Якщо тривимірну функцію f(r) розкласти в мультипольний ряд над сферичними гармоніками,
тоді його тривимірне перетворення Фур'є задається формулою
де — це перетворення Ганкеля для порядку .
Цей вид перетворення Ганкеля напівцілого порядку також відомий як сферичне перетворення Бесселя.
Перетворення Фур'є розмірності d (випадок радіальної симетрії)
Якщо d-вимірна функція f(r) не залежить від кутових координат, то її d-вимірне перетворення Фур'є F(k) також не залежить від кутових координат і визначається як
що є перетворенням Ганкеля порядку до множника .
Двовимірні функції всередині обмеженого радіуса
Якщо двовимірну функцію f(r) розширити в мультипольний ряд, а коефіцієнти розкладу fm досить гладкі поблизу початку координат і дорівнюють нулю поза радіусом R, радіальну частину f(r)/rm можна розкласти до степеневого ряду за :
то двовимірне перетворення Фур'є функції f(r) має вигляд
де остання рівність випливає з §6.567.1. Коефіцієнти розкладу fm,t визначаються за допомогою дискретних перетворень Фур'є: якщо радіальна відстань масштабується як
то коефіцієнти ряду Фур’є–Чебишева g виглядають як
Використання додаткового розкладу в ряд
приводить до представлення fm,t через суми gm,j.
Це один із різновидів методів швидкого перетворення Ганкеля.
Зв’язок з перетвореннями Фур’є та Абеля
Перетворення Ганкеля є одним із членів циклу Фур’є-Ганкеля-Абеля інтегральних операторів. У розмірності два, якщо визначити A як оператор інтегрального перетворення Абеля, F як оператор перетворення Фур'є, а H як оператор перетворення Ганкеля нульового порядку, то частинний випадок теореми про проєкційний зріз для циклічно-симетричних функцій стверджує, що
Іншими словами, застосування перетворення Абеля до одновимірної функції, а потім застосування перетворення Фур’є до цього результату — це те саме, що застосування перетворення Ганкеля до цієї функції. Цей підхід можна розширити на вищі розмірності.
Чисельне оцінювання
Простий та ефективний підхід до чисельної оцінки перетворення Ганкеля базується на спостереженні, що воно може бути представлено у вигляді згортки за допомогою логарифмічної заміни змінних
У цих нових змінних перетворення Ганкеля набуває вигляду
де
Тепер інтеграл можна обчислити чисельно зі складністю при використанні швидкого перетворення Фур'є. Алгоритм можна додатково спростити, використовуючи відомий аналітичний вираз для перетворення Фур'є :
Оптимальний вибір параметрів залежить від властивостей функції , зокрема, від її асимптотичної поведінки при і .
Цей алгоритм відомий як “квазішвидке перетворення Ганкеля”, або просто “швидке перетворення Ганкеля”.
Оскільки алгоритм базується на швидкому перетворенні Фур'є в логарифмічних змінних, функція має бути визначена на логарифмічній сітці. Для функцій, визначених на однорідній сітці, існує ряд інших алгоритмів, включаючи безпосередню квадратуру, методи, що базуються на теоремі про проєкційний зріз, та методи, що використовують асимптотичні розклади функцій Бесселя.
Перетворення Ганкеля для деяких функцій
Виражається через еліптичні інтеграли. | |
— це модифікована функція Бесселя другого роду. — (повний еліптичний інтеграл першого роду.)
Вираз
співпадає з оператором Лапласа в полярних координатах , який застосовано до сферично-симетричної функції .
Перетворення Ганкеля для поліномів Церніке є по суті функціями Бесселя (Noll 1976):
для парної різниці n − m ≥ 0.
Див. також
Примітки
- Louis de Branges (1968). Hilbert spaces of entire functions. London: Prentice-Hall. с. 189. ISBN .
- Poularikas, Alexander D. (1996). The transforms and applications handbook. Boca Raton Fla.: CRC Press. ISBN . OCLC 32237017.
- Ponce de Leon, J. (2015). Revisiting the orthogonality of Bessel functions of the first kind on an infinite interval. European Journal of Physics. 36 (1): 015016. Bibcode:2015EJPh...36a5016P. doi:10.1088/0143-0807/36/1/015016.
- Avery, James Emil, author. Hyperspherical harmonics and their physical applications. ISBN . OCLC 1013827621.
- Faris, William G. (6 грудня 2008). Radial functions and the Fourier transform: Notes for Math 583A, Fall 2008 (PDF). University of Arizona, Department of Mathematics. Процитовано 25 квітня 2015.
- Gradshteyn, I. S.; Ryzhik, I. M. (2015). Zwillinger, Daniel (ред.). Table of Integrals, Series, and Products (вид. Eighth). Academic Press. с. 687. ISBN .
- Secada, José D. (1999). Numerical evaluation of the Hankel transform. Comp. Phys. Comm. 116 (2–3): 278—294. Bibcode:1999CoPhC.116..278S. doi:10.1016/S0010-4655(98)00108-8.
- Siegman, A. E. (1 липня 1977). Quasi fast Hankel transform. Optics Letters. 1 (1): 13. Bibcode:1977OptL....1...13S. doi:10.1364/ol.1.000013. ISSN 0146-9592. PMID 19680315.
- Talman, James D (October 1978). Numerical Fourier and Bessel transforms in logarithmic variables. Journal of Computational Physics. 29 (1): 35—48. Bibcode:1978JCoPh..29...35T. doi:10.1016/0021-9991(78)90107-9. ISSN 0021-9991.
- Cree, M.J.; Bones, P.J. (July 1993). Algorithms to numerically evaluate the Hankel transform. Computers & Mathematics with Applications. 26 (1): 1—12. doi:10.1016/0898-1221(93)90081-6. ISSN 0898-1221.
- Papoulis, Athanasios (1981). Systems and Transforms with Applications to Optics. Florida USA: Krieger Publishing Company. с. 140—175. ISBN .
- Kausel, E.; Irfan Baig, M. M. (2012). Laplace transform of products of Bessel functions: A visitation of earlier formulas (PDF). Quarterly of Applied Mathematics. 70: 77—97. doi:10.1090/s0033-569x-2011-01239-2.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U matematici peretvorennya Gankelya Hankelya virazhaye bud yaku danu funkciyu f r displaystyle f r yak zvazhenu sumu neskinchennoyi kilkosti funkcij Besselya pershogo rodu J n k r displaystyle J nu kr Vsi funkciyi Besselya v sumi mayut odnakovij poryadok n displaystyle nu ale vidriznyayutsya koeficiyentom masshtabuvannya k displaystyle k vzdovzh osi r displaystyle r Neobhidnij koeficiyent Fn kozhnoyi funkciyi Besselya v sumi yak funkciya koeficiyenta masshtabuvannya k displaystyle k viznachaye peretvoryuvanu funkciyu Peretvorennya Gankelya ye integralnim peretvorennyam i bulo vpershe otrimano matematikom Germanom Gankelem Vono takozh vidome yak peretvorennya Fur ye Besselya Podibno do togo yak peretvorennya Fur ye dlya neskinchennogo intervalu pov yazane z ryadom Fur ye nad skinchennim intervalom tak i peretvorennya Gankelya nad neskinchennim intervalom pov yazane z ryadom Fur ye Besselya nad skinchenim intervalom ViznachennyaPeretvorennya Gankelya poryadku n displaystyle nu funkciyi f r displaystyle f r zadayetsya formuloyu f r 0 F n k J n k r k d k displaystyle f r int 0 infty F nu k J nu kr k mathrm d k de J n displaystyle J nu funkciya Besselya pershogo rodu poryadku n displaystyle nu pri n 1 2 displaystyle nu geq frac 1 2 Obernene peretvorennya Gankelya F n k displaystyle F nu k viznachayetsya formuloyu 0 f r r 1 2 d r lt displaystyle int 0 infty f r r frac 1 2 mathrm d r lt infty yaku mozhna legko pereviriti vikoristovuyuchi spivvidnoshennya ortogonalnosti opisane nizhche Oblast viznachennya Isnuvannya obernenogo peretvorennya Gankelya funkciyi f r displaystyle f r spravedlivo dlya kozhnoyi tochki v yakij f r displaystyle f r neperervna za umovi sho funkciya viznachena na 0 displaystyle 0 infty ye kuskovo neperervnoyu j obmezhenoyi variaciyi na bud yakomu skinchenomu pidintervali v 0 displaystyle 0 infty ta h n k 0 g r J n k r k r d r displaystyle h nu k int 0 infty g r J nu kr sqrt kr mathrm d r Odnak yak i dlya peretvorennya Fur ye oblast mozhe buti rozshirena na oblasti vsyudi shilnogo argumentu shob vklyuchiti deyaki funkciyi dlya yakih vishenavedenij integral ne ye skinchenim napriklad f r 1 r 3 2 displaystyle f r 1 r 3 2 Alternativni oznachennya Za alternativnim oznachennyam peretvorennya Gankelya dlya funkciyi g r displaystyle g r ce Yaksho g r f r r displaystyle g r f r sqrt r to h n k F n k k displaystyle h nu k F nu k sqrt k Ci dva oznachennya pov yazani mizh soboyu g r 0 h n k J n k r k r d k displaystyle g r int 0 infty h nu k J nu kr sqrt kr mathrm d k Ce oznachaye sho yak v pershomu oznachenni peretvorennya Gankelya tut ye obernenim do samogo sebe 0 g r d r lt displaystyle int 0 infty g r mathrm d r lt infty Na oblasti viznachennya vikonuyetsya umova 0 f r g r r d r 0 F n k G n k k d k displaystyle int 0 infty f r g r r mathrm d r int 0 infty F nu k G nu k k mathrm d k Otzhe peretvorennya Gankelya mozhna rozshiriti na shirshij klas funkcij Vidpovidno do navedenogo vishe posilannya yaksho vzyati integral yak granicyu z verhnoyu mezheyu sho pryamuye do neskinchennosti nevlasnij integral a ne integral Lebega to peretvorennya Gankelya ta vidpovidne obernene peretvorennya viznacheni dlya vsih funkcij z prostoru L 2 0 displaystyle 0 infty Peretvorennya rivnyannya LaplasaPeretvorennya Gankelya mozhe buti vikoristano dlya peretvorennya ta rozv yazannya rivnyannya Laplasa zapisanogo v cilindrichnih koordinatah Pid diyeyu peretvorennya Gankelya operator Besselya domnozhuyetsya na q 2 displaystyle q 2 V osesimetrichnomu vipadku rivnyannya z chastinnimi pohidnimi nabuvaye viglyadu H 0 2 u r 2 1 r u r 2 u z 2 q 2 U 2 z 2 U displaystyle mathcal H 0 left frac partial 2 u partial r 2 frac 1 r frac partial u partial r frac partial 2 u partial z 2 right q 2 U frac partial 2 partial z 2 U sho ye zvichajnim diferencialnim rivnyannyam vidnosno peretvorenoyi zminnij U displaystyle U OrtogonalnistFunkciyi Besselya utvoryuyut ortogonalnij bazis z vagovim koeficiyentom r displaystyle r 0 J n k r J n k r r d r d k k k k k gt 0 displaystyle int 0 infty J nu kr J nu k r r mathrm d r frac delta k k k quad k k gt 0 Teorema Plansherelya ta teorema PersevalyaYaksho f r displaystyle f r i g r displaystyle g r ye takimi sho yih peretvorennya Gankelya F n k displaystyle F nu k i G n k displaystyle G nu k ye dobre viznachenim to teorema Plansherelya stverdzhuye 0 f r g r r d r 0 F n k G n k d k displaystyle int 0 infty f r g r r operatorname d r int 0 infty F nu k G nu k operatorname d k Teorema Persevalya yaka stverdzhuye 0 f r 2 r d r 0 F n k 2 k d k displaystyle int 0 infty f r 2 r operatorname d r int 0 infty F nu k 2 k operatorname d k ye chastinnim vipadkom teoremi Plansherelya Dovedennya cih teorem gruntuyetsya na vlastivostyah ortogonalnosti Zv yazok z bagatovimirnim peretvorennyam Fur yePeretvorennya Gankelya chasto zustrichayetsya u fizichnih zadachah iz cilindrichnoyu abo sferichnoyu simetriyeyu pri zapisi bagatovimirnogo peretvorennya Fur ye v gipersferichnih koordinatah Rozglyanemo funkciyu f r displaystyle f mathbf r d textstyle d vimirnogo vektora r Jogo d textstyle d vimirne peretvorennya Fur ye viznachayetsya yak F k R d f r e i k r d r displaystyle F mathbf k int mathbb R d f mathbf r e i mathbf k cdot mathbf r mathrm d mathbf r Dlya togo shob perepisati jogo v gipersferichnih koordinatah mozhna vikoristati rozklad ploskoyi hvili na d textstyle d vimirni gipersferichni garmoniki Y l m displaystyle Y l m e i k r 2 p d 2 k r 1 d 2 l 0 i l J d 2 1 l k r m Y l m W k Y l m W r displaystyle e i mathbf k cdot mathbf r 2 pi d 2 kr 1 d 2 sum l 0 infty i l J d 2 1 l kr sum m Y l m Omega mathbf k Y l m Omega mathbf r de W r textstyle Omega mathbf r i W k textstyle Omega mathbf k nabori vsih gipersferichnih kutiv u r displaystyle mathbf r prostori ta k displaystyle mathbf k prostori Ce daye nastupne spivvidnoshennya dlya d textstyle d vimirnogo peretvorennya Fur ye v gipersferichnih koordinatah F k 2 p d 2 k 1 d 2 l 0 i l m Y l m W k 0 J d 2 1 l k r r d 2 d r f r Y l m W r d W r displaystyle F mathbf k 2 pi d 2 k 1 d 2 sum l 0 infty i l sum m Y l m Omega mathbf k int 0 infty J d 2 1 l kr r d 2 mathrm d r int f mathbf r Y l m Omega mathbf r mathrm d Omega mathbf r Yaksho rozklasti f r displaystyle f mathbf r i F k displaystyle F mathbf k cherez gipersferichni garmoniki f r l 0 m f l m r Y l m W r F k l 0 m F l m k Y l m W k displaystyle f mathbf r sum l 0 infty sum m f l m r Y l m Omega mathbf r quad F mathbf k sum l 0 infty sum m F l m k Y l m Omega mathbf k to peretvorennya Fur ye v gipersferichnih koordinatah sproshuyetsya do k d 2 1 F l m k 2 p d 2 i l 0 r d 2 1 f l m r J d 2 1 l k r r d r displaystyle k d 2 1 F l m k 2 pi d 2 i l int 0 infty r d 2 1 f l m r J d 2 1 l kr r mathrm d r Ce oznachaye sho funkciyi z kutovoyu zalezhnistyu u viglyadi gipersferichnoyi garmoniki zberigayut yiyi pri bagatovimirnomu peretvorenni Fur ye todi yak radialna chastina zminyuyetsya pri peretvorenni Gankelya z tochnistyu do deyakih dodatkovih mnozhnikiv takih yak r d 2 1 textstyle r d 2 1 Chastkovi vipadki Peretvorennya Fur ye rozmirnosti 2 Yaksho dvovimirnu funkciyu f r rozklasti v multipolnij ryad f r 8 m f m r e i m 8 r displaystyle f r theta sum m infty infty f m r e im theta mathbf r todi jogo dvovimirne peretvorennya Fur ye zadayetsya formuloyu F k 2 p m i m e i m 8 k F m k displaystyle F mathbf k 2 pi sum m i m e im theta mathbf k F m k de F m k 0 f m r J m k r r d r displaystyle F m k int 0 infty f m r J m kr r mathrm d r ye peretvorennyam Gankelya m textstyle m go poryadku dlya f m r displaystyle f m r u comu vipadku m textstyle m vikonuye rol kutovogo momentu yakij bulo poznacheno yak l textstyle l u poperednomu rozdili Peretvorennya Fur ye rozmirnosti 3 Yaksho trivimirnu funkciyu f r rozklasti v multipolnij ryad nad sferichnimi garmonikami f r 8 r f r l 0 m l l f l m r Y l m 8 r f r displaystyle f r theta mathbf r varphi mathbf r sum l 0 infty sum m l l f l m r Y l m theta mathbf r varphi mathbf r todi jogo trivimirne peretvorennya Fur ye zadayetsya formuloyu F k 8 k f k 2 p 3 2 l 0 i l m l l F l m k Y l m 8 k f k displaystyle F k theta mathbf k varphi mathbf k 2 pi 3 2 sum l 0 infty i l sum m l l F l m k Y l m theta mathbf k varphi mathbf k de k F l m k 0 r f l m r J l 1 2 k r r d r displaystyle sqrt k F l m k int 0 infty sqrt r f l m r J l 1 2 kr r mathrm d r ce peretvorennya Gankelya dlya r f l m r displaystyle sqrt r f l m r poryadku l 1 2 textstyle l 1 2 Cej vid peretvorennya Gankelya napivcilogo poryadku takozh vidomij yak sferichne peretvorennya Besselya Peretvorennya Fur ye rozmirnosti d vipadok radialnoyi simetriyi Yaksho d vimirna funkciya f r ne zalezhit vid kutovih koordinat to yiyi d vimirne peretvorennya Fur ye F k takozh ne zalezhit vid kutovih koordinat i viznachayetsya yak k d 2 1 F k 2 p d 2 0 r d 2 1 f r J d 2 1 k r r d r displaystyle k d 2 1 F k 2 pi d 2 int 0 infty r d 2 1 f r J d 2 1 kr r mathrm d r sho ye peretvorennyam Gankelya r d 2 1 f r displaystyle r d 2 1 f r poryadku d 2 1 textstyle d 2 1 do mnozhnika 2 p d 2 displaystyle 2 pi d 2 Dvovimirni funkciyi vseredini obmezhenogo radiusa Yaksho dvovimirnu funkciyu f r rozshiriti v multipolnij ryad a koeficiyenti rozkladu fm dosit gladki poblizu pochatku koordinat i dorivnyuyut nulyu poza radiusom R radialnu chastinu f r rm mozhna rozklasti do stepenevogo ryadu za 1 r R 2 displaystyle 1 left frac r R right 2 f m r r m t 0 f m t 1 r R 2 t 0 r R displaystyle f m r r m sum t geq 0 f m t left 1 left tfrac r R right 2 right t quad 0 leq r leq R to dvovimirne peretvorennya Fur ye funkciyi f r maye viglyad F k 2 p m i m e i m 8 k t f m t 0 R r m 1 r R 2 t J m k r r d r 2 p m i m e i m 8 k R m 2 t f m t 0 1 x m 1 1 x 2 t J m k x R d x x r R 2 p m i m e i m 8 k R m 2 t f m t t 2 t k R 1 t J m t 1 k R displaystyle begin aligned F mathbf k amp 2 pi sum m i m e im theta k sum t f m t int 0 R r m left 1 left tfrac r R right 2 right t J m kr r mathrm d r amp amp amp 2 pi sum m i m e im theta k R m 2 sum t f m t int 0 1 x m 1 1 x 2 t J m kxR mathrm d x amp amp x tfrac r R amp 2 pi sum m i m e im theta k R m 2 sum t f m t frac t 2 t kR 1 t J m t 1 kR end aligned de ostannya rivnist viplivaye z 6 567 1 Koeficiyenti rozkladu fm t viznachayutsya za dopomogoyu diskretnih peretvoren Fur ye yaksho radialna vidstan masshtabuyetsya yak r R sin 8 1 r R 2 cos 2 8 displaystyle r R equiv sin theta quad 1 r R 2 cos 2 theta to koeficiyenti ryadu Fur ye Chebisheva g viglyadayut yak f r r m j g m j cos j 8 r m j g m j T j cos 8 displaystyle f r equiv r m sum j g m j cos j theta r m sum j g m j T j cos theta Vikoristannya dodatkovogo rozkladu v ryad cos j 8 2 j 1 cos j 8 j 1 2 j 3 cos j 2 8 j 2 j 3 1 2 j 5 cos j 4 8 j 3 j 4 2 2 j 7 cos j 6 8 displaystyle cos j theta 2 j 1 cos j theta frac j 1 2 j 3 cos j 2 theta frac j 2 binom j 3 1 2 j 5 cos j 4 theta frac j 3 binom j 4 2 2 j 7 cos j 6 theta cdots privodit do predstavlennya fm t cherez sumi gm j Ce odin iz riznovidiv metodiv shvidkogo peretvorennya Gankelya Zv yazok z peretvorennyami Fur ye ta AbelyaPeretvorennya Gankelya ye odnim iz chleniv ciklu Fur ye Gankelya Abelya integralnih operatoriv U rozmirnosti dva yaksho viznachiti A yak operator integralnogo peretvorennya Abelya F yak operator peretvorennya Fur ye a H yak operator peretvorennya Gankelya nulovogo poryadku to chastinnij vipadok teoremi pro proyekcijnij zriz dlya ciklichno simetrichnih funkcij stverdzhuye sho F A H displaystyle FA H Inshimi slovami zastosuvannya peretvorennya Abelya do odnovimirnoyi funkciyi a potim zastosuvannya peretvorennya Fur ye do cogo rezultatu ce te same sho zastosuvannya peretvorennya Gankelya do ciyeyi funkciyi Cej pidhid mozhna rozshiriti na vishi rozmirnosti Chiselne ocinyuvannyaProstij ta efektivnij pidhid do chiselnoyi ocinki peretvorennya Gankelya bazuyetsya na sposterezhenni sho vono mozhe buti predstavleno u viglyadi zgortki za dopomogoyu logarifmichnoyi zamini zminnih r r 0 e r k k 0 e k displaystyle r r 0 e rho quad k k 0 e kappa U cih novih zminnih peretvorennya Gankelya nabuvaye viglyadu F n k f r J n k r d r displaystyle tilde F nu kappa int infty infty tilde f rho tilde J nu kappa rho mathrm d rho def r r 0 e r 1 n f r 0 e r F n k k 0 e k 1 n F n k 0 e k J n k r k 0 r 0 e k r 1 n J n k 0 r 0 e k r displaystyle tilde f rho r 0 e rho 1 n f r 0 e rho quad tilde F nu kappa k 0 e kappa 1 n F nu k 0 e kappa quad tilde J nu kappa rho k 0 r 0 e kappa rho 1 n J nu k 0 r 0 e kappa rho Teper integral mozhna obchisliti chiselno zi skladnistyu O N log N textstyle O N log N pri vikoristanni shvidkogo peretvorennya Fur ye Algoritm mozhna dodatkovo sprostiti vikoristovuyuchi vidomij analitichnij viraz dlya peretvorennya Fur ye J n textstyle tilde J nu J n x e i q x d x G n 1 n i q 2 G n 1 n i q 2 2 n i q e i q ln k 0 r 0 displaystyle int infty infty tilde J nu x e iqx mathrm d x frac Gamma left frac nu 1 n iq 2 right Gamma left frac nu 1 n iq 2 right 2 n iq e iq ln k 0 r 0 Optimalnij vibir parametriv r 0 k 0 n textstyle r 0 k 0 n zalezhit vid vlastivostej funkciyi f r textstyle f r zokrema vid yiyi asimptotichnoyi povedinki pri r 0 textstyle r rightarrow 0 i r textstyle r rightarrow infty Cej algoritm vidomij yak kvazishvidke peretvorennya Gankelya abo prosto shvidke peretvorennya Gankelya Oskilki algoritm bazuyetsya na shvidkomu peretvorenni Fur ye v logarifmichnih zminnih funkciya f r textstyle f r maye buti viznachena na logarifmichnij sitci Dlya funkcij viznachenih na odnoridnij sitci isnuye ryad inshih algoritmiv vklyuchayuchi bezposerednyu kvadraturu metodi sho bazuyutsya na teoremi pro proyekcijnij zriz ta metodi sho vikoristovuyut asimptotichni rozkladi funkcij Besselya Peretvorennya Gankelya dlya deyakih funkcijf r displaystyle f r F 0 k displaystyle F 0 k 1 displaystyle 1 d k k displaystyle frac delta k k 1 r displaystyle frac 1 r 1 k displaystyle frac 1 k r displaystyle r 1 k 3 displaystyle frac 1 k 3 r 3 displaystyle r 3 9 k 5 displaystyle frac 9 k 5 r m displaystyle r m 2 m 1 G m 2 1 k m 2 G m 2 2 lt ℜ m lt 1 2 displaystyle frac 2 m 1 Gamma left tfrac m 2 1 right k m 2 Gamma left tfrac m 2 right quad 2 lt Re m lt tfrac 1 2 1 r 2 z 2 displaystyle frac 1 sqrt r 2 z 2 e k z k displaystyle frac e k z k 1 z 2 r 2 displaystyle frac 1 z 2 r 2 K 0 k z z C displaystyle K 0 kz quad z in mathbf C e i a r r displaystyle frac e iar r i a 2 k 2 a gt 0 k lt a displaystyle frac i sqrt a 2 k 2 quad a gt 0 k lt a 1 k 2 a 2 a gt 0 k gt a displaystyle frac 1 sqrt k 2 a 2 quad a gt 0 k gt a e 1 2 a 2 r 2 displaystyle e frac 1 2 a 2 r 2 1 a 2 e k 2 2 a 2 displaystyle frac 1 a 2 e tfrac k 2 2a 2 1 r J 0 l r e s r displaystyle frac 1 r J 0 lr e sr 2 p k l 2 s 2 K 4 k l k l 2 s 2 displaystyle frac 2 pi sqrt k l 2 s 2 K bigg sqrt frac 4kl k l 2 s 2 bigg r 2 f r displaystyle r 2 f r d 2 F 0 d k 2 1 k d F 0 d k displaystyle frac mathrm d 2 F 0 mathrm d k 2 frac 1 k frac mathrm d F 0 mathrm d k f r displaystyle f r F n k displaystyle F nu k r s displaystyle r s 2 s 1 k s 2 G 1 2 2 n s G 1 2 n s displaystyle frac 2 s 1 k s 2 frac Gamma left tfrac 1 2 2 nu s right Gamma tfrac 1 2 nu s r n 2 s G s r 2 h displaystyle r nu 2s Gamma s r 2 h 1 2 k 2 2 s n 2 g 1 s n k 2 4 h displaystyle tfrac 1 2 left tfrac k 2 right 2s nu 2 gamma left 1 s nu tfrac k 2 4h right e r 2 r n U a b r 2 displaystyle e r 2 r nu U a b r 2 G 2 n b 2 G 2 n b a k 2 n e k 2 4 1 F 1 a 2 a b n k 2 4 displaystyle frac Gamma 2 nu b 2 Gamma 2 nu b a left tfrac k 2 right nu e frac k 2 4 1 F 1 left a 2 a b nu tfrac k 2 4 right r n J m l r e s r displaystyle r n J mu lr e sr Virazhayetsya cherez eliptichni integrali r 2 f r displaystyle r 2 f r d 2 F n d k 2 1 k d F n d k n 2 k 2 F n displaystyle frac mathrm d 2 F nu mathrm d k 2 frac 1 k frac mathrm d F nu mathrm d k frac nu 2 k 2 F nu K n z displaystyle K n z ce modifikovana funkciya Besselya drugogo rodu K z displaystyle K z povnij eliptichnij integral pershogo rodu Viraz d 2 F 0 d k 2 1 k d F 0 d k displaystyle frac mathrm d 2 F 0 mathrm d k 2 frac 1 k frac mathrm d F 0 mathrm d k spivpadaye z operatorom Laplasa v polyarnih koordinatah k 8 displaystyle k theta yakij zastosovano do sferichno simetrichnoyi funkciyi F 0 k displaystyle F 0 k Peretvorennya Gankelya dlya polinomiv Cernike ye po suti funkciyami Besselya Noll 1976 R n m r 1 n m 2 0 J n 1 k J m k r d k displaystyle R n m r 1 frac n m 2 int 0 infty J n 1 k J m kr mathrm d k dlya parnoyi riznici n m 0 Div takozhPeretvorennya Fur ye Integralne peretvorennya Integralne peretvorennya Abelya en en en PrimitkiLouis de Branges 1968 Hilbert spaces of entire functions London Prentice Hall s 189 ISBN 978 0133889000 Poularikas Alexander D 1996 The transforms and applications handbook Boca Raton Fla CRC Press ISBN 0 8493 8342 0 OCLC 32237017 Ponce de Leon J 2015 Revisiting the orthogonality of Bessel functions of the first kind on an infinite interval European Journal of Physics 36 1 015016 Bibcode 2015EJPh 36a5016P doi 10 1088 0143 0807 36 1 015016 Avery James Emil author Hyperspherical harmonics and their physical applications ISBN 978 981 322 930 3 OCLC 1013827621 Faris William G 6 grudnya 2008 Radial functions and the Fourier transform Notes for Math 583A Fall 2008 PDF University of Arizona Department of Mathematics Procitovano 25 kvitnya 2015 Gradshteyn I S Ryzhik I M 2015 Zwillinger Daniel red Table of Integrals Series and Products vid Eighth Academic Press s 687 ISBN 978 0 12 384933 5 Secada Jose D 1999 Numerical evaluation of the Hankel transform Comp Phys Comm 116 2 3 278 294 Bibcode 1999CoPhC 116 278S doi 10 1016 S0010 4655 98 00108 8 Siegman A E 1 lipnya 1977 Quasi fast Hankel transform Optics Letters 1 1 13 Bibcode 1977OptL 1 13S doi 10 1364 ol 1 000013 ISSN 0146 9592 PMID 19680315 Talman James D October 1978 Numerical Fourier and Bessel transforms in logarithmic variables Journal of Computational Physics 29 1 35 48 Bibcode 1978JCoPh 29 35T doi 10 1016 0021 9991 78 90107 9 ISSN 0021 9991 Cree M J Bones P J July 1993 Algorithms to numerically evaluate the Hankel transform Computers amp Mathematics with Applications 26 1 1 12 doi 10 1016 0898 1221 93 90081 6 ISSN 0898 1221 Papoulis Athanasios 1981 Systems and Transforms with Applications to Optics Florida USA Krieger Publishing Company s 140 175 ISBN 978 0898743586 Kausel E Irfan Baig M M 2012 Laplace transform of products of Bessel functions A visitation of earlier formulas PDF Quarterly of Applied Mathematics 70 77 97 doi 10 1090 s0033 569x 2011 01239 2