椭圆积分

             

Prerequisite 换元积分法

   第一类不完全椭圆积分(incomplete elliptic integral of the first kind)

\begin{equation} F(\phi, k) = \int_0^\phi \frac{ \,\mathrm{d}{x} }{\sqrt{1 - k^2\sin^2 x}} \end{equation}
椭圆积分有时候也记为 $F(\phi | k^2) = F(\sin\phi ; k)$.

   使用积分换元法,令 $t = \sin x$,有

\begin{equation} F \left(\phi, k \right) = \int_0^\phi \frac{ \,\mathrm{d}{t} }{\sqrt{(1 - t^2)(1 - k^2 t^2)}} \end{equation}
另一种换元法是令 $\theta = 2x$,$k = \csc\left(\theta_0/2\right) $,$F(\phi, k)$ 也可以表示为
\begin{equation} F \left(\phi, \csc\frac{\theta_0}{2} \right) = \frac{1}{\sqrt{2}} \sin\frac{\theta_0}{2} \int_0^{2\phi} \frac{ \,\mathrm{d}{\theta} }{\sqrt{\cos\theta - \cos\theta_0}} \end{equation}

数值计算

   $F(\phi | m)$ 的 Matlab 函数为 ellipticF(phi, m),Mathematica 函数为 EllipticF[phi, m]

   (图未完成)

         

© 小时科技 保留一切权利