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Form aufstellen, der Einfachheit halber möge die Integralform beibehalten werden. Setzt man
[1]
p
n
σ
=
∫
−
1
+
1
(
1
−
v
2
)
n
e
σ
v
d
v
q
n
σ
=
∫
1
∞
(
1
−
v
2
)
n
e
−
σ
v
d
v
,
{\displaystyle {\begin{aligned}p_{n}\sigma &=\int \limits _{-1}^{+1}(1-v^{2})^{n}e^{\sigma v}\,dv\\q_{n}\sigma &=\int \limits _{1}^{\infty }(1-v^{2})^{n}e^{-\sigma v}\,dv,\end{aligned}}\,}
so sind offenbar die Lösungen der Differentialgleichungen:
φ
1
=
A
p
n
(
λ
1
σ
)
+
B
p
n
(
λ
2
σ
)
+
C
q
n
(
λ
1
σ
)
+
D
q
n
(
λ
2
σ
)
−
φ
2
=
λ
1
2
A
p
n
(
λ
1
σ
)
+
λ
2
2
B
p
n
(
λ
2
σ
)
+
λ
1
2
C
q
n
(
λ
1
σ
)
+
λ
2
2
D
q
n
(
λ
2
σ
)
.
{\displaystyle {\begin{aligned}\varphi _{1}&=Ap_{n}(\lambda _{1}\sigma )+Bp_{n}(\lambda _{2}\sigma )+Cq_{n}(\lambda _{1}\sigma )+Dq_{n}(\lambda _{2}\sigma )\\-\varphi _{2}&=\lambda _{1}^{2}Ap_{n}(\lambda _{1}\sigma )+\lambda _{2}^{2}Bp_{n}(\lambda _{2}\sigma )+\lambda _{1}^{2}Cq_{n}(\lambda _{1}\sigma )+\lambda _{2}^{2}Dq_{n}(\lambda _{2}\sigma ).\end{aligned}}\,}
Diese Lösungen sind in die Integralgleichungen einzusetzen und daraus die Constanten zu bestimmen. Zur Ausmittlung der dabei auftretenden Integrale dienen die folgenden Rechnungen:
Man hat:
p
n
(
λ
σ
)
=
∫
−
1
+
1
(
1
−
v
2
)
n
e
λ
σ
v
d
v
,
{\displaystyle p_{n}(\lambda \sigma )=\int \limits _{-1}^{+1}(1-v^{2})^{n}e^{\lambda \sigma v}\,dv,\,}
σ
−
2
n
d
d
σ
(
σ
2
n
+
1
p
n
)
=
∫
−
1
+
1
(
1
−
v
2
)
n
(
σ
v
λ
+
2
n
+
1
)
e
v
λ
σ
d
v
=
2
n
p
n
−
1
(
λ
σ
)
{\displaystyle {\begin{aligned}\sigma ^{-2n}{\frac {d}{d\sigma }}(\sigma ^{2n+1}p_{n})&=\int \limits _{-1}^{+1}(1-v^{2})^{n}(\sigma v\lambda +2n+1)e^{v\lambda \sigma }\,dv\\&=2np_{n-1}(\lambda \sigma )\end{aligned}}\,}
[2] .
d
d
σ
[
σ
−
2
n
d
d
σ
(
σ
2
n
+
1
p
n
)
]
=
λ
∫
−
1
+
1
(
1
−
v
2
)
n
(
v
2
λ
σ
+
2
(
n
+
1
)
v
)
e
v
σ
λ
d
v
=
λ
2
σ
p
n
(
λ
σ
)
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {d}{d\sigma }}[\sigma ^{-2n}{\frac {d}{d\sigma }}(\sigma ^{2n+1}p_{n})]&=\lambda \int \limits _{-1}^{+1}(1-v^{2})^{n}(v^{2}\lambda \sigma +2(n+1)v)e^{v\sigma \lambda }\,dv\\&=\lambda ^{2}\sigma p_{n}(\lambda \sigma )\end{aligned}}\,}
[2] .
Die letzte Gleichung zeigt, dass
p
n
{\displaystyle p_{n}\,}
eine Lösung der vorgelegten Differentialgleichung ist.
↑ Definition der
p
{\displaystyle p\,}
und
q
.
{\displaystyle q.\,}
WS: Die Randnotiz wurde als Fußnote übertragen.
↑ a b Die letzten Glieder der Gleichungen werden durch Umformung der voranstellenden Integrale, vorzüglich durch partielle Integration erhalten.