MATLAB GUI for computing Bessel functions using continued fractions algorithm

Abstract

[EN] Higher order Bessel functions are prevalent in physics and engineering and there exist different methods to evaluate them quickly and efficiently. Two of these methods are Miller's algorithm and the continued fractions algorithm. Miller's algorithm uses arbitrary starting values and normalization constants to evaluate Bessel functions. The continued fractions algorithm directly computes each value, keeping the error as small as possible. Both methods respect the stability of the Bessel function recurrence relations. Here we outline both methods and explain why the continued fractions algorithm is more efficient. The goal of this paper is both (1) to introduce the continued fractions algorithm to physics and engineering students and (2) to present a MATLAB GUI (Graphic User Interface) where this method has been used for computing the Semi-integer Bessel Functions and their zeros.

[PT] Funções de Bessel de ordem mais alta são recorrentes em física e nas engenharias, sendo que há diferentes métodos para calculá-las de maneira rápida e eficiente. Dois destes métodos são o algoritmo de Miller e o algoritmo de frações continuadas. O primeiro faz uso de valores iniciais e constantes de normalização arbitrários, enquanto o segundo o faz calculando cada valor diretamente, minimizando tanto quanto possível o erro. Ambos respeitam a estabilidade das relações de recorrência das funções de Bessel. Neste trabalho descrevemos ambos os métodos e explicamos a razão pela qual o algoritmo das frações continuadas é mais eficiente. O objetivo do artigo é (1) introduzir o algoritmo de frações continuadas para estudantes de física e das engenharias e (2) apresentar um GUI (Graphic User Interface) em Matlab no qual este método foi utilizado para calcular funções de Bessel semi-inteiras e seus zeros.