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【資料】第一、二、三類橢圓積分公式

1樓 巨大八爪鱼 2024-11-16 12:09

第一類橢圓積分(Elliptic Integral of the First Kind):F(φ,k)
https://archive.lib.msu.edu/crcmath/math/math/e/e100.htm

第二類橢圓積分(Elliptic Integral of the Second Kind):E(φ,k)
https://archive.lib.msu.edu/crcmath/math/math/e/e101.htm

第三類橢圓積分(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
當自變量φ=π/2,即sinφ=1時,稱為完全橢圓積分,否則稱為不完全橢圓積分。
3樓 巨大八爪鱼 2024-11-16 12:49

長半軸為a,離心率為e的橢圓的周長C等於第二類完全橢圓積分的4a倍。

即C=4aE(π/2,e)

巨大八爪鱼

(1)∫sinxdx和∫cosxdx雖然不定積分不同,但在0到π/2區間上的定積分值是相同的,因為函數圖像相反,面積相同。

(2)由離心率e和長半軸a可以求出短半軸b。

(3)cosx=sin(π/2-x)是三角函數的誘導公式。

(4)d(π/2-x)=d(π/2)-dx=0-dx=-dx。d(π/2)中的π/2是常數,所以微分結果為0。

(5)定積分上下限交換後,要在前面添加負號。

巨大八爪鱼這篇百度知道的回答裡面,橢圓的參數方程寫錯了,無語。。。。
‌橢圓的參數方程是x=acosθ‌,y=bsinθ。他寫反了。
巨大八爪鱼

(6)定積分中用t=π/2-x換元後,積分的上下限也要變成t的對應值。

下限x=0對應t=π/2,上限x=π/2對應t=0。

巨大八爪鱼

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

這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)

證明:

式中E(π,e)稱為橢圓的圓周率(橢圓周率),記作π(e)=E(π,e),e為橢圓的離心率。

橢圓的周長=2×橢圓周率×長半軸=橢圓周率×長軸。

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

第一類橢圓積分函數F(x,k)的反函數又稱為雅可比橢圓幅值函數(Jacobi amplitude):am(x,k)。

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

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

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

 

橢圓正弦函數sn(x,k)是第一類橢圓積分函數的反函數的正弦值:sn(x,k)=sin[am(x,k)]。
橢圓餘弦函數cn(x,k)是第一類橢圓積分函數的反函數的餘弦值:cn(x,k)=cos[am(x,k)]。
橢圓模弦函數dn(x,k)是第一類橢圓積分函數的反函數的導函數:dn(x,k)=[am(x,k)]'。

sn、cn和dn稱為雅可比橢圓函數。

 

雅可比橢圓函數一共有十二種。普通的sn、cn和dn可以視作「弦類」,它們的比sc、sd、cs、cd、ds、dc可以視作「切類」,它們的倒數ns、nc、nd可以視作「割類」。
sn是橢圓正弦函數。
cn是橢圓餘弦函數。
sc是橢圓正切函數(有時也記作tn)。
cs是橢圓餘切函數。
nc是橢圓正割函數。
ns是橢圓餘割函數。

dn是橢圓模弦函數。
nd是橢圓模割函數。

 

因為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。因為sn和cn本質上就是正弦,餘弦函數套殼。

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