Legendre多項式は次式で定義されます.
は次の漸化式・微分方程式を満たします.
また,これらを用いて次の等式を証明することができます.
のFourier-Legendre展開は次式で定義されます.
また,本稿では,をで積分したものをFL係数と呼ぶことにします.の偶奇での偶奇が異なり,の偶奇も分けて考えるのが妥当と思います.
次の微分方程式について考えてみます.
を偶奇で分けて考えると,次のように表現できます.
式より,のFL係数が計算できるならば,のFL係数が計算でき,ひいては多重級数のFL係数も計算できることになると思います.
以降,上記のようなHypergeometric termの多重和のみを扱うこととします.式の両辺を積分すると,
ここで,であり,
となります.
具体的なについて考えていきます.
とすれば,
と書けることになります.いま,右辺のに関する和はでに収束することよりと書き換えることができ,のFL展開を思い出すと,と書くことで
となります.
とすれば,
とすれば,
とすれば,
とすれば,
とすれば,
であり,
とすれば,
となります.
次に,とした場合のFL展開を計算します.
まず,とし,微分方程式は
であり,以下の場合分けもします.
また,,
であるので,
となります.をうまく計算するために制限がかかりそうです.
とすれば,
とすれば,
とすれば,
となります.
ここまでをまとめると
となります.
式を受けて,乗となる式もどうなるか気になりましたので計算してみました.
式より
式より
以上の式を適当に足し引きして整理すれば
となりました.また,これにより
となりました.また,式の解として
があることがわかりました.これをみると
となりそうです.は奇関数なので
となります.
ところで,と定義するならば,との偶奇は逆になり,またにおいて両者は一致することにより
と書けるのではないでしょうか.