1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : التفاضل و التكامل :

Elliptic Integral of the First Kind

المؤلف:  Abramowitz, M. and Stegun, I. A.

المصدر:  "Elliptic Integrals." Ch. 17 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover

الجزء والصفحة:  ...

25-4-2019

4661

Elliptic Integral of the First Kind

 

Let the elliptic modulus k satisfy 0<k^2<1, and the Jacobi amplitude be given by phi=amu with -pi/2<phi<pi/2. The incomplete elliptic integral of the first kind is then defined as

 

(1)

The elliptic integral of the first kind is implemented in the Wolfram Language as EllipticF[phim] (note the use of the parameter m=k^2 instead of the modulus k).

Letting

t = sintheta

(2)

dt = costhetadtheta

(3)

= sqrt(1-t^2)dtheta,

(4)

Equation (1) can be written as

F(phi,k) =

(5)

=

(6)

Letting

v = tantheta

(7)

dv =

(8)

then the integral can also be written as

(9)

where  is the complementary elliptic modulus.

The inverse function of F(phi,k) is given by the Jacobi amplitude

(10)

The integral

(11)

which arises in computing the period of a pendulum, is also an elliptic integral of the first kind. Use

costheta = 1-2sin^2(1/2theta)

(12)

sin(1/2theta) = sqrt((1-costheta)/2)

(13)

to write

sqrt(costheta-costheta_0) =

(14)

=

(15)

=

(16)

so

(17)

Now let

(18)

so the angle theta is transformed to

(19)

which ranges from 0 to pi/2 as theta varies from 0 to theta_0. Taking the differential gives

(20)

or

(21)

Plugging this in gives

I =

(22)

=

(23)

=

(24)

so

I = 1/(sqrt(2))int_0^(theta_0)(dtheta)/(sqrt(costheta-costheta_0))

(25)

= K(sin(1/2theta_0)).

(26)

Making the slightly different substitution phi=theta/2, so dtheta=2dphi leads to an equivalent, but more complicated expression involving an incomplete elliptic integral of the first kind,

I =

(27)

= csc(1/2theta_0)F(1/2theta_0,csc(1/2theta_0)).

(28)

EllipticFReImEllipticFContours

Therefore, the identity

 F(z,cscz)=sinzK(sinz)

(29)

holds over at least some region of the complex plane. The region of applicability is -pi/2<R[z]<pi/2, which is shown above.

The elliptic integral of the first kind satisfies

 F(-phi,k)=-F(phi,k).

(30)

Special values of F(phi,k) include

F(0,k) = 0

(31)

F(1/2pi,k) = K(k),

(32)

where K(k) is known as the complete elliptic integral of the first kind.


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Elliptic Integrals." Ch. 17 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 587-607, 1972.

Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M. Tables of Integrals, Series, and Products, 6th ed. San Diego, CA: Academic Press, 2000.

Spanier, J. and Oldham, K. B. "The Complete Elliptic Integrals K(p) and E(p)" and "The Incomplete Elliptic Integrals F(p;phi)and E(p;phi)." Chs. 61-62 in An Atlas of Functions. Washington, DC: Hemisphere, pp. 609-633, 1987.

Tölke, F. "Parameterfunktionen." Ch. 3 in Praktische Funktionenlehre, zweiter Band: Theta-Funktionen und spezielle Weierstraßsche Funktionen. Berlin: Springer-Verlag, pp. 83-115, 1966.

Tölke, F. "Umkehrfunktionen der Jacobischen elliptischen Funktionen und elliptische Normalintegrale erster Gattung. Elliptische Amplitudenfunktionen sowie Legendresche F- und E-Funktion. Elliptische Normalintegrale zweiter Gattung. Jacobische Zeta- und Heumansche Lambda-Funktionen," and "Normalintegrale dritter Gattung. Legendresche Pi-Funktion. Zurückführung des allgemeinen elliptischen Integrals auf Normalintegrale erster, zweiter, und dritter Gattung." Chs. 6-7 in Praktische Funktionenlehre, dritter Band: Jacobische elliptische Funktionen, Legendresche elliptische Normalintegrale und spezielle Weierstraßsche Zeta- und Sigma Funktionen. Berlin: Springer-Verlag, pp. 58-144, 1967.

Whittaker, E. T. and Watson, G. N. A Course in Modern Analysis, 4th ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1990.

Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, p. 122, 1997.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي