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【资料】第一、二、三类椭圆积分公式

1樓 巨大八爪鱼 2024-11-16 12:09

第一类椭圆积分(Elliptic Integral of the First Kind):F(φ,k)
https://archive.lib.msu.edu/crcmath/math/math/e/e100.htm

第二类椭圆积分(Elliptic Integral of the Second Kind):E(φ,k)
https://archive.lib.msu.edu/crcmath/math/math/e/e101.htm

第三类椭圆积分(Elliptic Integral of the Third Kind):Π(n;φ,k)
https://archive.lib.msu.edu/crcmath/math/math/e/e102.htm

2樓 巨大八爪鱼 2024-11-16 12:11
当自变量φ=π/2,即sinφ=1时,称为完全椭圆积分,否则称为不完全椭圆积分。
3樓 巨大八爪鱼 2024-11-16 12:49

长半轴为a,离心率为e的椭圆的周长C等于第二类完全椭圆积分的4a倍。

即C=4aE(π/2,e)

巨大八爪鱼

(1)∫sinxdx和∫cosxdx虽然不定积分不同,但在0到π/2区间上的定积分值是相同的,因为函数图像相反,面积相同。

(2)由离心率e和长半轴a可以求出短半轴b。

(3)cosx=sin(π/2-x)是三角函数的诱导公式。

(4)d(π/2-x)=d(π/2)-dx=0-dx=-dx。d(π/2)中的π/2是常数,所以微分结果为0。

(5)定积分上下限交换后,要在前面添加负号。

巨大八爪鱼这篇百度知道的回答里面,椭圆的参数方程写错了,无语。。。。
‌椭圆的参数方程是x=acosθ‌,y=bsinθ。他写反了。
巨大八爪鱼

(6)定积分中用t=π/2-x换元后,积分的上下限也要变成t的对应值。

下限x=0对应t=π/2,上限x=π/2对应t=0。

巨大八爪鱼

https://www.zhihu.com/question/359369513/answer/923630683

这篇知乎文章也提到了C=4aE(π/2,e)。

4樓 巨大八爪鱼 2024-11-16 15:00

C=2aE(π,e)

证明:

式中E(π,e)称为椭圆的圆周率(椭圆周率),记作π(e)=E(π,e),e为椭圆的离心率。

椭圆的周长=2×椭圆周率×长半轴=椭圆周率×长轴。

π(0)=E(π,0)=π=3.1415926.......

π(1)=E(π,1)=2

5樓 巨大八爪鱼 2024-11-16 16:06

第一类椭圆积分函数F(x,k)的反函数又称为雅可比椭圆幅值函数(Jacobi amplitude):am(x,k)。

https://mathworld.wolfram.com/EllipticIntegraloftheFirstKind.html

https://mathworld.wolfram.com/JacobiAmplitude.html

F[am(x,k),k]=x

 

椭圆正弦函数sn(x,k)是第一类椭圆积分函数的反函数的正弦值:sn(x,k)=sin[am(x,k)]。
椭圆余弦函数cn(x,k)是第一类椭圆积分函数的反函数的余弦值:cn(x,k)=cos[am(x,k)]。
椭圆模弦函数dn(x,k)是第一类椭圆积分函数的反函数的导函数:dn(x,k)=[am(x,k)]'。

sn、cn和dn称为雅可比椭圆函数。

 

雅可比椭圆函数一共有十二种。普通的sn、cn和dn可以视作“弦类”,它们的比sc、sd、cs、cd、ds、dc可以视作“切类”,它们的倒数ns、nc、nd可以视作“割类”。
sn是椭圆正弦函数。
cn是椭圆余弦函数。
sc是椭圆正切函数(有时也记作tn)。
cs是椭圆余切函数。
nc是椭圆正割函数。
ns是椭圆余割函数。

dn是椭圆模弦函数。
nd是椭圆模割函数。

 

因为sn(x,k)=sin[am(x,k)],且cn(x,k)=cos[am(x,k)],所以一定有sn²(x,k)+cn²(x,k)=1。因为sn和cn本质上就是正弦,余弦函数套壳。

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