Some New Classes of Orthogonal Polynomials and Special Functions

In dieser Dissertation präsentieren wir zunächst eine Verallgemeinerung der üblichen Sturm-Liouville-Probleme mit symmetrischen Lösungen und erklären eine umfassendere Klasse. Dann führen wir einige neue Klassen orthogonaler Polynome und spezieller Funktionen ein, welche sich aus dieser symmetrischen Verallgemeinerung ableiten lassen. Als eine spezielle Konsequenz dieser Verallgemeinerung führen wir ein Polynomsystem mit vier freien Parametern ein und zeigen, dass in diesem System fast alle klassischen symmetrischen orthogonalen Polynome wie die Legendrepolynome, die Chebyshevpolynome erster und zweiter Art, die Gegenbauerpolynome, die verallgemeinerten Gegenbauerpolynome, die Hermitepolynome, die verallgemeinerten Hermitepolynome und zwei weitere neue endliche Systeme orthogonaler Polynome enthalten sind. All diese Polynome können direkt durch das neu eingeführte System ausgedrückt werden. Ferner bestimmen wir alle Standardeigenschaften des neuen Systems, insbesondere eine explizite Darstellung, eine Differentialgleichung zweiter Ordnung, eine generische Orthogonalitätsbeziehung sowie eine generische Dreitermrekursion. Außerdem benutzen wir diese Erweiterung, um die assoziierten Legendrefunktionen, welche viele Anwendungen in Physik und Ingenieurwissenschaften haben, zu verallgemeinern, und wir zeigen, dass diese Verallgemeinerung Orthogonalitätseigenschaft und -intervall erhält. In einem weiteren Kapitel der Dissertation studieren wir detailliert die Standardeigenschaften endlicher orthogonaler Polynomsysteme, welche sich aus der üblichen Sturm-Liouville-Theorie ergeben und wir zeigen, dass sie orthogonal bezüglich der Fisherschen F-Verteilung, der inversen Gammaverteilung und der verallgemeinerten t-Verteilung sind. Im nächsten Abschnitt der Dissertation betrachten wir eine vierparametrige Verallgemeinerung der Studentschen t-Verteilung. Wir zeigen, dass diese Verteilung gegen die Normalverteilung konvergiert, wenn die Anzahl der Stichprobe gegen Unendlich strebt. Eine ähnliche Verallgemeinerung der Fisherschen F-Verteilung konvergiert gegen die chi-Quadrat-Verteilung. Ferner führen wir im letzten Abschnitt der Dissertation einige neue Folgen spezieller Funktionen ein, welche Anwendungen bei der Lösung in Kugelkoordinaten der klassischen Potentialgleichung, der Wärmeleitungsgleichung und der Wellengleichung haben. Schließlich erklären wir zwei neue Klassen rationaler orthogonaler hypergeometrischer Funktionen, und wir zeigen unter Benutzung der Fouriertransformation und der Parsevalschen Gleichung, dass es sich um endliche Orthogonalsysteme mit Gewichtsfunktionen vom Gammatyp handelt.

Duplication coefficients via generating functions

In this paper, we solve the duplication problem P_n(ax) = sum_{m=0}^{n}C_m(n,a)P_m(x) where {P_n}_{n>=0} belongs to a wide class of polynomials, including the classical orthogonal polynomials (Hermite, Laguerre, Jacobi) as well as the classical discrete orthogonal polynomials (Charlier, Meixner, Krawtchouk) for the specific case a = −1. We give closed-form expressions as well as recurrence relations satisfied by the duplication coefficients.

Functions satisfying holonomic q-differential equations

In a similar manner as in some previous papers, where explicit algorithms for finding the differential equations satisfied by holonomic functions were given, in this paper we deal with the space of the q-holonomic functions which are the solutions of linear q-differential equations with polynomial coefficients. The sum, product and the composition with power functions of q-holonomic functions are also q-holonomic and the resulting q-differential equations can be computed algorithmically.

Beurling zeta functions, generalised primes, and fractal membranes

We study generalised prime systems P (1 < p(1) <= p(2) <= ..., with p(j) is an element of R tending to infinity) and the associated Beurling zeta function zeta p(s) = Pi(infinity)(j=1)(1 - p(j)(-s))(-1). Under appropriate assumptions, we establish various analytic properties of zeta p(s), including its analytic continuation, and we characterise the existence of a suitable generalised functional equation. In particular, we examine the relationship between a counterpart of the Prime Number Theorem (with error term) and the properties of the analytic continuation of zeta p(s). Further we study 'well-behaved' g-prime systems, namely, systems for which both the prime and integer counting function are asymptotically well-behaved. Finally, we show that there exists a natural correspondence between generalised prime systems and suitable orders on N-2. Some of the above results are relevant to the second author's theory of 'fractal membranes', whose spectral partition functions are given by Beurling-type zeta functions, as well as to joint work of that author and R. Nest on zeta functions attached to quasicrystals.

On the Barnes double zeta and Gamma functions

We present a complete description of the analytic properties of the Barnes double zeta and Gamma functions. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

THE IMPLICIT FUNCTION THEOREM FOR CONTINUOUS FUNCTIONS

In the present paper we obtain a new homological version of the implicit function theorem and some versions of the Darboux theorem. Such results are proved for continuous maps on topological manifolds. As a consequence. some versions of these classic theorems are proved when we consider differenciable (not necessarily C-1) maps.

A note on a practical relationship between filter coefficients and scaling and wavelet functions of Discrete Wavelet Transforms

In this paper, the relationship between the filter coefficients and the scaling and wavelet functions of the Discrete Wavelet Transform is presented and exemplified from a practical point-of-view. The explanations complement the wavelet theory, that is well documented in the literature, being important for researchers who work with this tool for time-frequency analysis. (c) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.