Les fonctions de Bessel

 

 

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Introduction

        Bibliographie

1. Le point de vue différentiel

1-a : Un fil

1-b : L’équation de Bessel

1-c : Fonction de Bessel de seconde espèce

1-d : Quelques résolutions d’équations différentielles

1-e : L’équation des ondes en coordonnées cylindriques

1-f : L’équation des ondes en coordonnées sphériques

1-g : Retour à l’équation du fil

2. Le point de vue complexe

2-a : Fonction génératrice

2-b : Représentation par une intégrale de Cauchy

2-c : Formule d’addition

2-d : Formules de récurrence

3. Comportement asymptotique

4. Zéros des fonctions de Bessel

4-a : Propriétés de base

4-b : Fonctions de Bessel comme produit infini

5. Transformée de Hankel

5-a : Un résultat remarquable

5-b : Intégrale de Sonine

5-c : Relations entre transformées de Hankel et de Fourier

6. Fonctions de Bessel et transformée de Laplace

6-a : Transformée de Laplace des fonctions de Bessel

6-b : Un résultat surprenant

6-c : Quelques résultats complémentaires

 

 

Daniel Bernoulli

Wilhem Bessel

Joseph Fourier

Hermann Hankel

Carl Neumann

1832-1925

Le travail ici présenté n’a aucune prétention à l’exhaustivité même s’il couvre ce qu’il semble nécessaire de savoir jusqu’au niveau Maîtrise / Master aussi bien en Maths qu’en Physique.

Cette première partie est essentiellement théorique même si on commence avec un problème de physique classique. Une deuxième partie contiendra diverses applications à l’Optique, la Mécanique quantique, la Mécanique classique, l’Astronomie, l’Electricité, etc.

 

Bibliographie

E. Hairer, G Wanner, L’analyse au fil de l’histoire, Springer, 2001

             Indispensable pour les idées de base.

N. Boccara, Fonctions analytiques, Ellipses, 1996

             Un petit livre pas très épais mais très clair et facile à lire. Recommandé pour débuter.

A. Angot, Compléments de Mathématiques, Masson et Cie, 1970

             Très clair et succinct, amplement suffisant jusqu’en Spé. On le trouve parfois d’occasion.Bien complet et des applications intéressantes à l’Electricité.

H. Hochstadt, Les fonctions de la physique mathématique, Masson et Cie, 1973

             Epuisé, mais très intéressant ; les calculs sont parfois rudes mais méritent de s’y attarder.Là aussi assez complet sur Bessel, applications à l’Optique.

W. Appel, Mathématiques pour la physique et les physiciens, H&K éd., 2002

             Passe un peu vite sur pas mal de trucs, mais reste compréhensible.

W. Rudin, Analyse réelle et complexe, Dunod, 1998

             Traitement moderne de l’analyse complexe, niveau bac+4. Commentaires historiques par Jean Dhombres.

S. D. Chatterji, Cours d’Analyse, vol II, Presses Polytechniques et Univ. romandes, 1997

             Une référence écrite dans un style très clair et accessible ; nombreuses notes historiques.

G. Demengel, Transformations de Laplace, Ellipses, 2002

             Malgré une présentation un peu fouillis on y trouve l’essentiel à connaître sur ce genre de questions. Liens intéressants entre fonctions de Bessel et Transformée de Laplace.

E. T. Whittaker & G. N. Watson, A modern course of analysis, Cambridge University Press, 1927 (2003)

             Bien que ce soit en anglais c’est assez facile à lire. La référence est une réimpression de la 4ème édition datée de 1927. Le livre par lui-même contient beaucoup de choses autres.

G. N. Watson, A treatise on the theory of Bessel functions, Cambridge University Press, 1922 (1996)

             Mêmes remarques que précédemment : la référence sur beaucoup de sujets liés aux F. de Bessel et même si certaines questions sont dépassées est vraiment utile.

I. N. Sneddon, Fourier Transforms, Dover, New-York, 1951 (1995)

             Beaucoup d’applications à des domaines variés. Explications assez claires même s’il faut un bon niveau parfois.

 

Encyclopédie Universalis, article Fonctions de Bessel et ceux associés, ed. électronique, 2004.

            L’ensemble est assez léger. Dommage !

 

Sur Internet, pas mal de choses…voir par exemple :

Quelques applications

http://www.unice.fr/DeptPhys/pilot/node1.html

A propos de la théorie de la chaleur

http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/blanquet/conducti/cddex.htm

Pour une tripotée de formules et de liens on consultera évidemment :

http://mathworld.wolfram.com/BesselFunctionoftheFirstKind.html

ainsi que tous les liens du site.