如果 是 常微分方程 的常點,則將
在關於
的 泰勒級數 中展開。通常,展開點可以取為
,得到 麥克勞林級數
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(1)
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將 代回 ODE,並按 冪 對 係數 進行分組。現在,獲得
項的 遞推關係,並用
表示 級數展開。前幾個導數的展開式為
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(2)
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(3)
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(4)
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(5)
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(6)
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如果 是 常微分方程 的正則奇點,
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(7)
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可以透過弗羅貝尼烏斯方法或在 洛朗級數 中展開來找到解。在弗羅貝尼烏斯方法中,假設解 的形式為
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(8)
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因此
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(9)
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(10)
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(11)
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(12)
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現在,將 代回 ODE,並按 冪 對 係數 進行分組,以獲得
項的遞迴 公式,然後用
表示 級數展開。將
項設為 0 將產生所謂的 指標方程,這將給出 級數展開 中
的允許值。
作為一個例子,考慮 貝塞爾微分方程
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(13)
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將 (◇) 代入 (◇) 得到
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(14)
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透過設定 獲得的 指標方程 為
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(15)
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由於 被定義為第一個 非零 項,
,所以
。為了說明目的,忽略
,僅考慮
的情況(避免特殊情況
),那麼方程 (14) 要求
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(16)
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(所以 )和
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(17)
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對於 , 3, ..., 所以
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(18)
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對於 。然後代回到 (◇),重新排列和簡化,得到定義 第一類貝塞爾函式
的級數解,它是 (◇) 的非奇異解。(考慮
的情況類似,並得到解
。)
福克斯定理 保證,如果展開點是常點或正則 奇點,則應用弗羅貝尼烏斯方法時,至少會獲得一個 冪級數 解。對於正則 奇點,也可以使用 洛朗級數 展開。在 洛朗級數 中展開 ,令
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(19)
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