雅可比橢圓函式

雅可比橢圓函式,數學術語,常見於高等數學之中。

雅可比橢圓函式的定義

第一類橢圓積分
z=∫[(1-t^2)(1-k^2*t^2)]^(-1/2)dt (0~ω)
的反函式是雙周期的亞純函式,記作
ω=sn(z)=sn(z,k)
它具有基本周期
ω=4K=4∫[1-k^2*sin(θ)^2]^(-1/2)dθ (0~π/2)
ω'=2iK'=2i∫[1-k’^2*sin(θ)^2]^(-1/2)dθ (0~π/2) k'=Sqr(1-k^2)
sn(z)稱為橢圓正弦,k為模,k‘為補模。若
sin(φ)=sn(z)
則稱φ為z的振幅函式,記作 φ=am(z) 又定義
cn(z)=cos(φ)=sqr(1-sn(z)^2) (橢圓餘弦)
tn(z)=tan(φ)=sn(z)/cn(z) (橢圓正切)
dn(z)=sqr(1-k^2*sn(z)^2)
上式中 sn(z) cn(z) tn(z) dn(z) 統稱雅可比橢圓函式,它們都是二階橢圓函式。

雅可比橢圓函式的性質

特殊點的值
z 0 K/2 K iK'/2 K+iK'/2 iK' K+iK'
sn(z) 0 (1+k'^2)^(-1/2) 1 ik^(-1/2) k^(-1/2) 1/k
cn(z) 1 sqr(k'/(1+k')) 0 sqr((k+1)/k) -sqr((k-1)/k) -ik'/k
dn(z) 1 k'^(1/2) k' sqr(1+k) sqr(1-k) 0
周期,零點,極點,留數

基本周期 零點 極點 留數
sn(z) 4K 2iK' 2mK+2niK' 2mK+(2n+1)iK' ((-1)^m)/k
cn(z) 4K 2K+2iK' (2m+1)K+2niK' 2mK+(2n+1)iK' ((-1)^(m+n))/(ik)
dn(z) 2K 4iK' (2m+1)K+(2n+1)iK' 2mK+(2n+1)iK' (-1)^(n-1)*i
誘導公式表

sn(mK+niK±z)

╲m
n╲
-1 0 1 2 2p
-1 -dn(z)/(k*cn(z)) ±1/(k*sn(z)) dn(z)/(k*cn(z)) 負正1/(k*sn(z))
0 -cn(z)/dn(z) ±sn(z) cn(z)/dn(z) 負正sn(z)
1 -dn(z)/(k*cn(z)) ±1/(k*sn(z)) dn(z)/(k*cn(z)) 負正1/(k*sn(z))
2 -cn(z)/dn(z) ±sn(z) cn(z)/dn(z) 負正sn(z)
2q



(-1)^p*sn(z)
cn(mK+niK±z)
╲m
n╲
-1 0 1 2 2p
-1 -(ik')/(kcn(z)) ±(idn(z))/(ksn(z)) (ik')/(kcn(z)) 負正(idn(z))/(ksn(z))
0 ±(k'sn(z))/dn(z) cn(z) 負正(k'sn(z))/dn(z) -cn(z)
1 (ik')/(kcn(z)) 負正(idn(z))/(ksn(z)) -(ik')/(kcn(z)) ±(idn(z))/(ksn(z))
2 負正(k'sn(z))/dn(z) -cn(z) ±(k'sn(z))/dn(z) cn(z)
2q



(-1)^(p+q)*cn(z)
dn(mK+niK±z)
╲m
n╲
-1 0 1 2 p
-1 負正(ik'sn(z))/cn(z) ±(icn(z))/sn(z) 負正(ik'sn(z))/cn(z) ±(icn(z))/sn(z)
0 k'/dn(z) dn(z) k'/dn(z) dn(z)
1 ±(ik'sn(z))/cn(z) 負正(icn(z))/sn(z) ±(ik'sn(z))/cn(z) 負正(icn(z))/sn(z)
2 -k'/dn(z) -dn(z) -k'/dn(z) -dn(z)
q



(-1)^q*dn(z)
基本關係

sn(z)^2+cn(z)^2=1
dn(z)^2+k^2*sn(z)^2=1
dn(z)^2-k^2*cn(z)^2=k'^2
am(-z)=-am(z)
sn(-z)=-sn(z)
cn(-z)=cn(z)
tn(-z)=-tn(z)
dn(-z)=-dn(z)
可見,雅可比橢圓函式的關係與圓函式三角函式)相似。

轉換關係

加法公式
加法公式加法公式
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-倍數公式
倍數公式倍數公式
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-半數公式
半數公式半數公式
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-乘法公式
乘法公式乘法公式
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-導數公式
導數公式導數公式
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-積分公式
積分公式積分公式

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