386 Chapter 13Second-order differential equations. Some special functions
The solutions of the indicial equation (13.8) are r 1 = 1 ±n, and the two particular
solutions for these values of rare
(13.48)
(13.49)
Important values of the parameter nare the integer and half-integer values.
Bessel functions J
n
(x)for integer n
When nis a positive integer or zero, the particular solution (13.48) is
(13.50)
in which the constant a
0
has been given its conventional value of a
0
1 = 112 (2
n
1 n!).
This is the Bessel function of the first kind of order n. The function is finite and
converges for all values of x; it converges very fast because of the pair of factorials
in the denominator. The functions forn 1 = 10 andn 1 = 11 are
(13.51)
(13.52)
and their graphs are shown in Figure 13.2.
Jx
xx x
1
35
2
1
12 2
1
23 2
1
34
()=−
!!
!!
−
!!!
7
2
x
Jx
xx
0
2
2
2
4
1
1
1
2
1
2
2
1
3
()
() ( ) (
=−
!
+
!
−
!!
+
)
2
6
2
x
Jx
x
mn m
x
n
n
m
m
m
()
()
()
=
−
!+!
=
∑
2
1
2
0
2
∞
yx ax
x
n
x
nn
n
20
24
1
22 2 2 42 2 2 4
()
() ()()
=+
−
−−
−
·
yx ax
x
n
x
nn
n
10
24
1
22 2 2 42 2 2 4
()
()()()
=−
++
−
·
10
0
x
1
J
0
J
1
.............
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Figure 13.2