Lexikon der Mathematik: allgemeine hypergeometrische Differentialgleichung
gewöhnliche Differentialgleichung in 𝓏 der Form
wobei a, b, c und α, β, γ , α′, β′, γ′ beliebige komplexe Zahlen mit der Nebenbedingung
sind. Die Zahlen a, b und c heißen aus offensichtlichen Gründen die „Singularitäten“ der Differentialgleichung, die kleinen griechischen Buchstaben α, α′ usw. die „Exponenten“. Diese Nomenklatur rührt daher, daß sich bis auf Ausnahmefälle jeweils zwei linear unabhängige Lösungen der allgemeinen hypergeometrischen Differentialgleichung finden lassen, die sich in der Umgebung der Singularitäten a, b und c jeweils wie 𝓏α und
Die Lösungen dieser Differentialgleichung notiert man abkürzend auch mit dem Symbol
Spezialfälle der allgemeinen hypergeometrischen Gleichung sind die gewöhnliche hypergeometrische Gleichung:
die Legendre-Differentialgleichung:
und die konfluente hypergeometrische Differentialgleichung:
im Grenzfall c → ∞.
Unterwirft man nun die allgemeine hyper-geometrische Differentialgleichung einer Möbius-Transformation, die die Singularitäten a, b und c entweder auf sich oder auf die Punkte a1, b1 und c1 abbildet, so findet man die folgenden Transformationsregeln:
sowie
wobei gelte
Hierbei sind A, B, C und D beliebig unter der Nebenbedingung AD − BC ≠ 0.
Mit diesen Transformationsregeln läßt sich jede Lösung der allgemeinen hypergeometrischen Differentialgleichung durch Lösungen der gewöhnlichen hypergeometrischen Differentialgleichung ausdrücken, und insbesondere erhält man also eine Lösung aus der hypergeometrischen Funktion F:
Weitere linear unabhängige Lösungen kann man dann durch die obigen Transformationsregeln oder direkt aus der Theorie der hypergeometrischen Funktionen konstruieren.
[1] Abramowitz, M.; Stegun, I.A.: Handbook of Mathematical Functions. Dover Publications, 1972.
[2] Erdélyi, A.: Higher transcendential functions, vol. 1. McGraw-Hill, 1953.
[3] Klein, F.: Vorlesungen über die hypergeometrische Funktion. Springer, 1933.
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