Аннотация:
Предложен метод вычисления собственных значений λmn(c), соответствующих волновым сфероидальным функциям, в случае комплексного параметра c, и проведен обширный численный анализ. Показано, что определенные точки cs являются точками ветвления для функций λmn(c) с различными номерами n1 и n2 так что значение λmn1(cs) оказывается двойным, λmn1(cs)=λmn2(cs). Проведенный численный анализ позволяет предположить, что при каждом фиксированном значении m все ветви собственных значений λmn(c), соответствующих четным сфероидальным функциям, составляют полную аналитическую функцию в плоскости комплексного c. Аналогично этому все ветви собственных значений λmn(c), соответствующих нечетным сфероидальным функциям, также составляют полную аналитическую функцию в плоскости комплексного c. Для высокоточного расчета точек ветвления cs и двойных собственных значений λmn(cs) использованы аппроксимации Паде, квадратичные аппроксимации Эрмита–Паде и обобщенный итерационный метод Ньютона. Вычислено большое количество этих особых точек. Библ. 16. Фиг. 8. Табл. 3.
Ключевые слова:
волновые сфероидальные функции, метод вычисления собственных значений, вычисление точек ветвления собственных значений, метод аппроксимаций Паде, обобщенный итерационный метод Ньютона.
Образец цитирования:
С. Л. Скороходов, Д. В. Христофоров, “Вычисление точек ветвления собственных значений, соответствующих волновым сфероидальным функциям”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 46:7 (2006), 1195–1210; Comput. Math. Math. Phys., 46:7 (2006), 1132–1146
С. П. Суетин, “О скалярных подходах к изучению предельного распределения нулей многочленов Эрмита–Паде для системы Никишина”, УМН, 80:1(481) (2025), 85–152
V. L. Derbov, A. A. Gusev, O. Chuluunbaatar, L. L. Hai, S. I. Vinitsky, E. M. Kazaryan, H. A. Sarkisyan, Springer Proceedings in Physics, 281, Optics and Its Applications, 2022, 129
Richard-Jung F., Ramis J.-P., Thomann J., Fauvet F., “New Characterizations for the Eigenvalues of the Prolate Spheroidal Wave Equation”, Stud. Appl. Math., 138:1 (2017), 3–42
А. А. Абрамов, Е. Д. Калинин, С. В. Курочкин, “Вычисление сфероидальных функций I рода для комплексных значений аргумента и параметров”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 55:5 (2015), 798–806; A. A. Abramov, E. D. Kalinin, S. V. Kurochkin, “Calculation of the spheroidal functions of the first kind for complex values of the argument and parameters”, Comput. Math. Math. Phys., 55:5 (2015), 788–796
С. Л. Скороходов, “Вычисление собственных значений и собственных функций кулоновского волнового сфероидального уравнения”, Матем. моделирование, 27:7 (2015), 111–116
O. Chuluunbaatar, A.A. Gusev, V.P. Gerdt, V.A. Rostovtsev, S.I. Vinitsky, A.G. Abrashkevich, M.S. Kaschiev, V.V. Serov, “POTHMF: A program for computing potential curves and matrix elements of the coupled adiabatic radial equations for a hydrogen-like atom in a homogeneous magnetic field”, Computer Physics Communications, 178:4 (2008), 301
С. Л. Скороходов, Д. В. Христофоров, “Вычисление точек ветвления собственных значений кулоновского волнового сфероидального уравнения”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 47:11 (2007), 1880–1897; S. L. Skorokhodov, D. V. Khristoforov, “Calculating the branch points of the eigenvalues of the Coulomb spheroidal wave equation”, Comput. Math. Math. Phys., 47:11 (2007), 1802–1818
С. Л. Скороходов, “Численный анализ спектра задачи Орра–Зоммерфельда”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 47:10 (2007), 1672–1691; S. L. Skorokhodov, “Numerical analysis of the spectrum of the Orr–Sommerfeld problem”, Comput. Math. Math. Phys., 47:10 (2007), 1603–1621
Vinitsky S.I., Gerdt V.P., Gusev A.A., Kaschiev M.S., Rostovtsev V.A., Samoilov V.N., Tyupikova T.V., Chuluunbaatar O., “A symbolic-numerical algorithm for the computation of matrix elements in the parametric eigenvalue problem”, Program. Comput. Software, 33:2 (2007), 105–116
Alexander Gusev, Vladimir Gerdt, Michail Kaschiev, Vitaly Rostovtsev, Valentin Samoylov, Tatyana Tupikova, Sergue Vinitsky, Lecture Notes in Computer Science, 4194, Computer Algebra in Scientific Computing, 2006, 205