勒让德多项式是一组正交多项式,它们在区间[-1,1]上关于L2内积满足正交性。勒让德多项式可以通过Gram-Schmidt正交化过程从简单的多项式基底x^n得到,但它们本身并非正交。勒让德多项式的表达式如下:
P\_0(x) = 1
P\_n(x) = (1/2^n n!) \frac{d^n}{dx^n}[(x^2-1)^n],其中x \in [-1,1],n = 1,2, ...
另一个表示勒让德多项式的方法是使用罗德里格公式:
P\_n(x) = \sum_{k=0}^{[n/2]}(-1)^k \frac{(2n-2k)!}{2^n k!(n-k)!(n-2k)!} x^{n-2k},其中[n/2]表示高斯取整函数
勒让德多项式在物理学中有广泛的应用,例如在球坐标中求解三维拉普拉斯方程时,问题会归结为勒让德方程的求解。此外,勒让德多项式还在数学的许多其他领域中有着重要的应用。