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3 $ n\gg 1$の場合のBessel Function

$ n\gg 1$の時

$\displaystyle J_n(n\epsilon) = \frac{1}{\pi} \int_0\pi \cos \left[ n\left( \xi -\epsilon \sin\xi \right) \right] d\xi$ (53)

が、以下の式で書ける:

$\displaystyle J_n(n\epsilon) = \begin{cases}{\displaystyle \frac{1}{\pi} \int_0...
...\quad \epsilon \sim 1 \\  0 & \text{for} \quad \epsilon \ll 1 \\  \end{cases} .$ (54)

この積分には小さい角度$ \xi$のみが影響を与え、上限の値には殆ど依存しないので上限を $ \xi\to\infty$とした。 小さい角度$ \xi$では $ 1-\epsilon^2\sim o(\xi^2)$なので三次まで残した。

1 証明

for $ \epsilon\sim 1$:$\displaystyle \quad J_{n}(n\epsilon)$ $\displaystyle \sim \frac{1}{\pi} \int_0^\infty \cos\left[ n \left\{ \xi-\epsilo...
...\cos\left( n \left[ \xi\left(1-\epsilon\right) +\frac{\xi^3}{6} \right] \right)$    
  $\displaystyle = \frac{1}{\pi}\int_0^\pi \cos \left( \frac{1-\epsilon^2}{2}\xi +...
...}{6} \right) \, ; \quad \because \, \xi\sim o(1)\to \xi\sim\frac{1+\epsilon}{2}$    
for $ \epsilon\ll 1$:$\displaystyle \quad J_{n}(n\epsilon)$ $\displaystyle \sim \frac{1}{\pi} \int_0^\pi \cos(n\xi)d\xi =\frac{1}{n\pi}\left[ \sin(n\xi) \right]_0^\pi =0$    

著者: 茅根裕司 chinone_at_astr.tohoku.ac.jp