Introduktion till Bessel-funktion

Bessel-funktioner, även kända som cylindriska funktioner enligt definitionen av matematikern Daniel Bernoulli och sedan generaliserade av Friedrich Bessel, är lösningarna för andra ordningens Bessel-differentiell ekvation, känd som Bessel-ekvation. Lösningarna för dessa ekvationer kan vara den första och den andra typen.

x^2y"+xy'+(x^2-n^2) y=0

När metoden för att separera variabler tillämpas på Laplace-ekvationer eller lösa ekvationerna för värme och vågutbredning, leder de till Bessel-differentiella ekvationer. MATLAB tillhandahåller denna komplexa och avancerade funktion "bessel" och bokstaven följt av nyckelord avgör den första, andra och tredje typen av Bessel-funktion.

Typer av Bessel-funktion i MATLAB

Den allmänna lösningen av Bessels differentiella ekvation har två linjärt beroende lösningar:

Y= A Jν(x)+B Yν(x)

1. Bessel-funktion av första slag

Bessel-funktionen av den första typen, Jν (x) är ändlig vid x = 0 för alla verkliga värden på v. I MATLAB representeras det av nyckelordet besselj och följer syntaxen nedan:

  • Y = besselj (nu, z): Detta returnerar Bessel-funktionen av den första typen för varje element i matris Z.
  • Y = besselj (nu, Z, skala) : Detta anger om Bessel-funktionen ska exponentiellt skalas. Skalvärdet kan vara 0 eller 1, om det är 0 krävs ingen skalning och om värdet är 1 måste vi skala utdata.
  • Inmatningsargumenten är nu och z, där nu är ekvationsordning bestämd som en vektor, matris etc. och det är ett verkligt tal. Z kan vara vektor-, skal- eller flerdimensionell matris. Nu och z måste vara av samma storlek eller en av dem är skalar.

2. Bessel-funktion av andra slag (Yν (x))

Det är också känt som Weber eller Neumann-funktion som är singular vid x = 0. I MATLAB representeras det av nyckelord bessely och följer syntaxen nedan:

  • Y = bessely (nu, Z): Detta beräknar Bessel-funktionen av den andra typen Yν (x) för varje element i array Z.
  • Y = bessely (nu, Z, skala) : Detta anger om Bessel-funktionen ska exponentiellt skalas. Skalvärdet kan vara 0 eller 1, om det är 0 krävs ingen skalning och om värdet är 1 måste vi skala utdata.
  • Inmatningsargumenten är nu och z, där nu är ekvationsordning bestämd som en vektor, matris etc. och det är ett verkligt tal. Z kan vara vektor-, skal- eller flerdimensionell matris. Nu och z måste vara av samma storlek eller en av dem är skalar.

3. Bessel-funktion av tredje sort

Det representeras av nyckelordet besselh och följer syntaxen nedan:

  • H = besselh (nu, Z) : Detta beräknar Hankel-funktionen för varje element i matris Z
  • H = besselh (nu, K, Z ): Detta beräknar Hankel-funktionen av den första eller andra typen för varje element i matris Z där K kan vara 1 eller 2. Om K är 1 så beräknar den Bessel-funktionen av den första typen och om K är 2 beräknar den Bessel-funktionen av den andra typen.
  • H = besselh (nu, K, Z, skala ): Detta anger om Bessel-funktionen ska exponeras exponentiellt. Skalvärdet kan vara 0 eller 1, om det är 0 krävs ingen skalning och om värdet är 1 måste vi skala utdata beroende på värdet på K.

Modifierade Bessel-funktioner

1. Modifierad Bessel-funktion av första slag

Det representeras av nyckelordet besseli och följer syntaxen nedan:

  • I = besseli (nu, Z): Detta beräknar den modifierade Bessel-funktionen av första sort I ν ( z ) för varje element i matris Z.
  • I = besseli (nu, Z, skala): Detta anger om Bessel-funktionen ska exponentiellt skalas. Om skalan är 0 krävs ingen skalning och om skalan är 1 måste utdata skalas.
  • Inmatningsargumenten är nu och z, där nu är ekvationsordning bestämd som en vektor, matris etc. och det är ett verkligt tal. Z kan vara vektor-, skal- eller flerdimensionell matris. Nu och z måste vara av samma storlek eller en av dem är skalar.

2. Ändrad Bessel-funktion av andra slag

Det representeras av nyckelordet besselk och följer syntaxen nedan:

  • K = besselk (nu, Z): Detta beräknar den modifierade Bessel-funktionen av andra slaget K v (z) för varje element i matris Z.
  • K = besselk (nu, Z, skala): Detta anger om Bessel-funktionen ska exponentiellt skalas. Om skalan är 0 då krävs ingen skalning och skalan är 1 måste utgången skalas.
  • Inmatningsargumenten är nu och z, där nu är ekvationsordning bestämd som en vektor, matris etc. och det är ett verkligt tal. Z kan vara vektor-, skal- eller flerdimensionell matris. Nu och z måste vara av samma storlek eller en av dem är skalar.

Tillämpningar av Bessel-funktionen

Nedan visas de olika applikationerna av Bessel-funktionen:

  • Elektronik och signalbehandling : Bessel-filter används som följer Bessel-funktionen för att bevara en vågformad signal i passbandet. Detta används främst i audio crossover-system. Det används också i FM (Frequency Modulation) syntes för att förklara den harmoniska fördelningen av en sinusvågsignal modulerad av en annan sinusvågsignal. Kaiser Window som följer Bessel-funktionen kan användas i digital signalbehandling.
  • Akustik : Det används för att förklara de olika vibrationslägena i olika akustiska membran, till exempel en trumma.
  • Det förklarar lösningen av Schrödinger-ekvationen i sfäriska och cylindriska koordinater för en fri partikel.
  • Det förklarar dynamiken i flytande kroppar.
  • Värmeledning: Värmeströmnings- och värmeledningsekvationer i en ihålig oändlig cylinder kan genereras från Bessels differentialläge.

Slutsats

Det finns många andra applikationer som använder Bessel-funktioner som mikrofondesign, smartphonedesign osv. Så det är nödvändigt att välja rätt koordinatsystem och om vi har problem med cylindriska eller sfäriska koordinater, dyker Bessel-funktion naturligtvis upp.

Rekommenderade artiklar

Detta är en guide till Bessel-funktionerna i MATLAB. Här diskuterar vi introduktionen och typerna av Bessel-funktioner i MATLAB, ändrade tillsammans med Applications of Bessel-funktioner. Du kan också gå igenom våra andra artiklar som föreslås för att lära dig mer–

  1. Talend Data Integration
  2. Gratis dataanalysverktyg
  3. Typer av dataanalysstekniker
  4. MATLAB-funktioner
  5. Datatyper i C
  6. Talend Tools
  7. Matlab Compiler | Användningar av Matlab Compiler
  8. Vad är dataintegration?

Kategori: