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第二类完全椭圆积分


EllipticE
EllipticEReIm
EllipticEContours

第二类完全椭圆积分,如上图所示为 k 的函数,定义为

E(k)=E(1/2pi,k)
(1)
=pi/2{1-sum_(n=1)^(infty)[((2n-1)!!)/((2n)!!)]^2(k^(2n))/(2n-1)}
(2)
=1/2pi_2F_1(-1/2,1/2;1;k^2)
(3)
=int_0^(K(k))dn^2(u,k)du,
(4)

其中 E(phi,k) 是第二类不完全椭圆积分,_2F_1(a,b;c;x) 是超几何函数,而 dn(u,k) 是 Jacobi 椭圆函数。

它在 Wolfram Language 中实现为EllipticE[m],其中 m=k^2参数

对于 k=k_n 的特殊值,E(k) 可以用 K(k_n) 和椭圆 alpha 函数 alpha(n) 以闭合形式计算,其中 k_n 称为椭圆积分奇异值。其他特殊值包括

E(0)=1/2pi
(5)
E(1)=1.
(6)

第二类完全椭圆积分满足勒让德关系式

 E(k)K^'(k)+E^'(k)K(k)-K(k)K^'(k)=1/2pi,
(7)

其中 K(k)E(k) 分别是第一类和第二类完全椭圆积分,而 K^'(k)E^'(k) 是互补积分。其导数

 (dE)/(dk)=(E(k)-K(k))/k
(8)

(Whittaker and Watson 1990, 第 521 页)。

EllipticEODE

微分方程的解为

 k^('2)d/(dk)(k(dy)/(dk))+ky=0
(9)

(Zwillinger 1997, 第 122 页;Gradshteyn and Ryzhik 2000, 第 907 页) 由下式给出

 y=C_1E(k)+C_2[E^'(k)-K^'(k)].
(10)

如果 k_r 是一个奇异值(即,

 k_r=lambda^*(r),
(11)

其中 lambda^*椭圆 lambda 函数),并且 K(k_r) 和椭圆 alpha 函数 alpha(r) 也已知,则

 E(k)=(K(k))/(sqrt(r))[pi/(3[K(k)]^2)-alpha(r)]+K(k).
(12)

另请参阅

第一类完全椭圆积分, 第三类完全椭圆积分, 椭圆 Alpha 函数, 第二类椭圆积分, 椭圆积分奇异值

相关的 Wolfram 网站

http://functions.wolfram.com/EllipticIntegrals/EllipticE/

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M. 积分表、级数与乘积表,第 6 版 San Diego, CA: Academic Press, 2000.Whittaker, E. T. and Watson, G. N. 现代分析教程,第 4 版 Cambridge, England: Cambridge University Press, 1990.Zwillinger, D. 微分方程手册,第 3 版 Boston, MA: Academic Press, p. 122, 1997.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

第二类完全椭圆积分

请引用为

Weisstein, Eric W. “第二类完全椭圆积分。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/CompleteEllipticIntegraloftheSecondKind.html

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