Funzione speciale: differenze tra le versioni

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In [[matematica]] sono chiamate '''funzioni speciali''' delle specifiche [[funzione (matematica)|funzioni]] di variabili [[numero reale|reali]] o [[numero complesso|complesse]] a valori reali o complessi che hanno proprietà che le rendono utili in diverse applicazioni<ref>{{springer|id=S/s086280|title=Special functions|author=Yu.A. Brychkov, A.P. Prudnikov}}</ref> e che rendono opportuno il loro studio sistematico, soprattutto per quanto riguarda le loro applicazioni computazionali e le loro connessioni con altre funzioni, equazioni differenziali e di altri generi e altre strutture non necessariamente continue.
 
Esempi di funzioni speciali sono le [[funzione trigonometrica|funzioni trigonometriche]] e le [[funzione di Bessel|funzioni di Bessel]]. Non esiste una teoria unitaria delle funzioni speciali: accade invece che alcune loro proprietà sono studiate nell'ambito di discipline matematiche di ampia portata come l'[[analisi matematica]], l'[[analisi funzionale]] e la teoria delle [[funzione olomorfa|funzioni olomorfe]], altre sono inquadrate da teorie che considerano famiglie abbastanza ampie di funzioni ma caratterizzate di proprietà relativamente specifiche, come il [[calcolo umbrale]] o la teoria delle rappresentazioni dei [[gruppo di Lie|gruppi di Lie]], altre ancora sono esaminate a partire da proprietà peculiari, ad esempio a partire da determinate [[equazione differenziale ordinaria|equazioni differenziali ordinarie]]. Nonostante questa mancanza di ''unitarietà'' ma in considerazione dell'importanza dell'argomento, la [[classificazione delle ricerche matematiche|classificazione MSC2000]] prevede un codice primario ([[33-XX]]) per le ricerche in questo settore.
 
Mentre la [[trigonometria]] e le relative funzioni sono solidamente codificate, come è risultato chiaro agli esperti di matematica fin dal [[XVIII secolo]] (se non da prima), la ricerca di teorie complete e unificanti per le funzioni speciali è continuata fin dal [[XIX secolo]]. Un periodo di importanti risultati si è avuto tra il 1850 e il 1900 con lo sviluppo della teoria delle [[funzione ellittica|funzioni ellittiche]]; hanno potuto essere pubblicati trattati sostanzialmente completi <!-- , come quello di [[Tannery and Molk]],--> costituenti manuali con tutte le identità di base soddisfatte da queste funzioni. Questa teoria si basava sulle tecniche dell'[[analisi complessa]] e da allora la teoria delle [[funzione analitica|funzioni analitiche]], che già aveva consentito di unificare funzioni trigonometriche e [[funzione esponenziale]], è stata riconosciuta come strumento fondamentale. Verso la fine del XIX secolo si è inoltre sviluppata un'ampia discussione delle [[armoniche sferiche]].
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Questi aspetti si contrappongono agli approcci tipici della [[matematica pura]]: [[analisi asintotica]], [[continuazione analitica]] e [[monodromia]] nel [[piano complesso]], e scoperta di proprietà di [[simmetria (matematica)|simmetria]] e di altre strutture sotto la facciata delle numerose formule specifiche che si erano individuate. Tra i due tipi di approcci comunque non si ha un reale conflitto.
 
La teoria delle funzioni speciali nel [[XX secolo]] ha visto lo sviluppo di molti nuovi punti di vista. Nel classico testo ''A Course of Modern Analysis'' di [[E. T. Whittaker |Edmund Taylor Whittaker]] e [[George Neville Watson]], noto come il [[Whittaker e Watson]], costituisce una esposizione unitaria della teoria mediante le variabili complesse. Il volume di [[George Neville Watson]] ''The theory of Bessel functions'', del [[1922]], ha spinto molto avanti le tecniche concernenti gli sviluppi asintotici per un'importante classe di funzioni spacialispeciali. Intorno al 1950 il [[Bateman manuscript project]] ha prodotto una raccolta enciclopedica dei risultati, proprio quando lo sviluppo dei calcoli elettronici stava per cambiare le motivazioni della teoria togliendo il primato alla compilazione di tavole numeriche. La teoria dei [[polinomi ortogonali]] ha una portata limitata ma ben focalizzata. Le [[serie ipergeometrica|serie ipergeometriche]] hanno costituito una teoria complessa e di ampia portata, ancora molto attuale e bisognosa di sistemazioni concettuali. La teoria dei [[gruppo di Lie|gruppi di Lie]], e in particolare la [[teoria delle rappresentazioni]], generalizza la trattazione basata sulla simmetria delle [[funzioni sferiche]] e dal 1950 in poi parti sostanziali delle teoria precedente hanno potuto essere riformulate in termini di gruppi di Lie. A partire dagli [[anni 1960]] lo sviluppo della [[combinatoria algebrica]] (in particolare con il moderno [[calcolo umbrale]], con la nozione di [[funzione generatrice]] e con il collegamento alle specie di strutture di [[André Joyal]], ha rinnovato i punti di vista e gli interessi di parti tradizionali della teoria. Le congetture di [[Ian Macdonald]] hanno aiutato ad aprire ampi e vivaci nuovi campi di ricerca con tipici orientamenti verso le funzioni speciali. Le [[equazione alle differenze|equazioni alle differenze]] hanno cominciato a affiancarsi alle [[equazione differenziale|equazioni differenziali]] per svolgere il ruolo delle sorgenti di funzioni speciali.
 
In [[teoria dei numeri]] sono state studiate tradizionalmente alcune funzioni speciali, come particolari [[serie di Dirichlet]] e [[forma modulare|forme modulari]]. In esse sono rispecchiati quasi tutti gli aspetti della teoria delle funzioni speciali e in particolare alcuni piuttosto recenti emersi dalla teoria del cosiddetto [[monstrous moonshine]].