0
EN
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

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Elliptic Integral Singular Value

المؤلف:  Abel, N. H.

المصدر:  "Recherches sur les fonctions elliptiques." J. reine angew. Math. 3, 160-190, 1828. Reprinted in Abel, N. H. Oeuvres Completes (Ed. L. Sylow and S. Lie). New York: Johnson Reprint Corp

الجزء والصفحة:  ...

25-4-2019

3356

+

-

20

Elliptic Integral Singular Value

 

When the elliptic modulus k has a singular value, the complete elliptic integrals may be computed in analytic form in terms of gamma functions. Abel (quoted in Whittaker and Watson 1990, p. 525) proved that whenever

 

(1)

where abcd, and n are integers, K(k) is a complete elliptic integral of the first kind, and  is the complementary complete elliptic integral of the first kind, then the elliptic modulus k is the root of an algebraic equation with integer coefficients.

A elliptic modulus k_r such that

(2)

is called a singular value of the elliptic integral. The elliptic lambda function lambda^*(r) gives the value of k_r.

Selberg and Chowla (1967) showed that K(lambda^*(r)) and E(lambda^*(r)) are expressible in terms of a finite number of gamma functions. The complete elliptic integrals of the second kind E(k_r) and  can be expressed in terms of K(k_r) and  with the aid of the elliptic alpha function alpha(r).

Values of K(k_r) for small integer r in terms of gamma functions Gamma(z) are summarized below.

K(k_1) = (Gamma^2(1/4))/(4sqrt(pi))

(3)

K(k_2) = (sqrt(sqrt(2)+1)Gamma(1/8)Gamma(3/8))/(2^(13/4)sqrt(pi))

(4)

K(k_3) = (3^(1/4)Gamma^3(1/3))/(2^(7/3)pi)

(5)

K(k_4) = ((sqrt(2)+1)Gamma^2(1/4))/(2^(7/2)sqrt(pi))

(6)

K(k_5) = (sqrt(5)+2)^(1/4)sqrt((Gamma(1/(20))Gamma(3/(20))Gamma(7/(20))Gamma(9/(20)))/(160pi))

(7)

K(k_6) = sqrt((sqrt(2)-1)(sqrt(3)+sqrt(2))(2+sqrt(3)))sqrt((Gamma(1/(24))Gamma(5/(24))Gamma(7/(24))Gamma((11)/(24)))/(384pi))

(8)

K(k_7) = (Gamma(1/7)Gamma(2/7)Gamma(4/7))/(7^(1/4)·4pi)

(9)

K(k_8) = sqrt((2sqrt(2)+sqrt(1+5sqrt(2)))/(4sqrt(2)))((sqrt(2)+1)^(1/4)Gamma(1/8)Gamma(3/8))/(8sqrt(pi))

(10)

K(k_9) = (3^(1/4)sqrt(2+sqrt(3))Gamma^2(1/4))/(12sqrt(pi))

(11)

K(k_(10)) = sqrt((2+3sqrt(2)+sqrt(5)))sqrt((Gamma(1/(40))Gamma(7/(40))Gamma(9/(40))Gamma((11)/(40))Gamma((13)/(40))Gamma((19)/(40))Gamma((23)/(40))Gamma((37)/(40)))/(2560pi^3))

(12)

K(k_(11)) = [2+(17+3sqrt(33))^(1/3)-(3sqrt(33)-17)^(1/3)]^2(Gamma(1/(11))Gamma(3/(11))Gamma(4/(11))Gamma(5/(11))Gamma(9/(11)))/(11^(1/4)144pi^2)

(13)

K(k_(12)) = (3^(1/4)(sqrt(2)+1)(sqrt(3)+sqrt(2))sqrt(2-sqrt(3))Gamma^3(1/3))/(2^(13/3)pi)

(14)

K(k_(13)) = ((18+5sqrt(13))^(1/4))/(sqrt(6656pi^5))sqrt(Gamma(1/(52))Gamma(7/(52))Gamma(9/(52))Gamma((11)/(52))Gamma((15)/(52))Gamma((17)/(52))Gamma((19)/(52))Gamma((25)/(52))Gamma((29)/(52))Gamma((31)/(52))Gamma((47)/(52))Gamma((49)/(52)))

(15)

K(k_(14)) = -11-8sqrt(2)-4sqrt(5+4sqrt(2))-2sqrt(2(5+4sqrt(2)))+2sqrt(11+8sqrt(2))+2sqrt(2(11+8sqrt(2)))+sqrt(2(5+4sqrt(2))(11+8sqrt(2)))

(16)

K(k_(15)) = sqrt(((sqrt(5)+1)Gamma(1/(15))Gamma(2/(15))Gamma(4/(15))Gamma(8/(15)))/(240pi))

(17)

K(k_(16)) = ((2^(1/4)+1)^2Gamma^2(1/4))/(2^(9/2)sqrt(pi))

(18)

K(k_(17)) = C_1[(Gamma(1/(68))Gamma(3/(68))Gamma(7/(68))Gamma((11)/(68))Gamma((13)/(68)))/(Gamma(5/(68))Gamma((15)/(68))Gamma((19)/(68))Gamma((29)/(68)))]^(1/4)[Gamma((21)/(68))Gamma((25)/(68))Gamma((27)/(68))Gamma((31)/(68))Gamma((33)/(68))]^(1/4)

(19)

K(k_(25)) = (sqrt(5)+2)/(20)(Gamma^2(1/4))/(sqrt(pi)),

(20)

where Gamma(z) is the gamma function and C_1 is an algebraic number (Borwein and Borwein 1987, p. 298).

Borwein and Zucker (1992) give amazing expressions for singular values of complete elliptic integrals in terms of central beta functions

 beta(p)=B(p,p).

(21)

Furthermore, they show that K(k_n) is always expressible in terms of these functions for n=1,2 (mod 4). In such cases, the Gamma(z) functions appearing in the expression are of the form Gamma(t/4n) where 1<=t<=(2n-1) and (t,4n)=1. The terms in the numerator depend on the sign of the Kronecker symbol <span style={t/4n}" src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/EllipticIntegralSingularValue/Inline85.gif" style="height:15px; width:39px" />. Values for the first few nare

K(k_1) = 2^(-2)beta(1/4)

(22)

K(k_2) = 2^(-13/4)beta(1/8)

(23)

K(k_3) = 2^(-4/3)3^(-1/4)beta(1/3)

(24)

= 2^(-5/3)3^(-3/4)beta(1/6)

(25)

K(k_5) = 2^(-33/20)5^(-5/8)(11+5sqrt(5))^(1/4)sin(1/(20)pi)beta(1/2)

(26)

= 2^(-29/20)5^(-3/8)(1+sqrt(5))^(1/4)sin(3/(20)pi)beta(3/(20))

(27)

K(k_6) = 2^(-47/12)3^(-3/4)(sqrt(2)-1)(sqrt(3)+1)beta(1/(24))

(28)

= 2^(-43/12)3^(-1/4)(sqrt(3)-1)beta(5/(24))

(29)

K(k_7) = 2·7^(-3/4)sin(1/7pi)sin(2/7pi)B(1/7,2/7)

(30)

= 2^(-2/7)7^(-1/4)(beta(1/7)beta(2/7))/(beta(1/(14)))

(31)

K(k_(10)) = 2^(-61/20)5^(-1/4)(sqrt(5)-2)^(1/2)(sqrt(10)+3)(beta(1/8)beta(7/(40)))/(beta(1/340))

(32)

= 2^(-15/4)5^(-3/4)(sqrt(5)-2)^(1/2)(beta(1/(40))beta(1/940))/(beta(3/8))

(33)

K(k_(11)) = R·2^(-7/11)sin(1/(11)pi)sin(3/(11)pi)B(1/(22),3/(22))

(34)

K(k_(13)) = 2^(-3)13^(-5/8)(5sqrt(13)+18)^(1/4)[tan(1/(52)pi)tan(3/(52)pi)tan(9/(52)pi)]^(1/2)(beta(1/(52))beta(9/(52)))/(beta((23)/(52)))

(35)

K(k_(14)) = sqrt(sqrt(4sqrt(2)+2)+sqrt(2)+sqrt(2sqrt(2)-1))·2^(-13/4)7^(-3/8)×[(tan(5/(56)pi)tan((13)/(56)pi))/(tan((11)/(56)pi))]^(1/4)sqrt((beta(5/(56))beta((13)/(56))beta(1/8))/(beta((11)/(56))))

(36)

K(k_(15)) = 2^(-1)3^(-3/4)5^(-7/12)B(1/(15),4/(15))

(37)

= (2^(-2)3^(-3/4)5^(-3/4)(sqrt(5)-1)beta(1/(15))beta(4/(15)))/(beta(1/3))

(38)

K(k_(17)) = C_2[(beta(1/(68))beta(3/(68))beta(7/(68))beta(9/(68))beta((11)/(68))beta((13)/(68)))/(beta(5/(68))beta((15)/(68)))]^(1/4),

(39)

where R is the real root of

 x^3-4x=4=0

(40)

and C_2 is an algebraic number (Borwein and Zucker 1992). Note that K(k_(11)) is the only value in the above list which cannot be expressed in terms of central beta functions.

Using the elliptic alpha function, the elliptic integrals of the second kind can also be found from

E = pi/(4sqrt(r)K)+[1-(alpha(r))/(sqrt(r))]K

(41)

= pi/(4K)+alpha(r)K,

(42)

and by definition,

(43)


REFERENCES:

Abel, N. H. "Recherches sur les fonctions elliptiques." J. reine angew. Math. 3, 160-190, 1828. Reprinted in Abel, N. H. Oeuvres Completes (Ed. L. Sylow and S. Lie). New York: Johnson Reprint Corp., p. 377, 1988.

Borwein, J. M. and Borwein, P. B. Pi & the AGM: A Study in Analytic Number Theory and Computational Complexity. New York: Wiley, pp. 139 and 298, 1987.

Borwein, J. M. and Zucker, I. J. "Elliptic Integral Evaluation of the Gamma Function at Rational Values of Small Denominator." IMA J. Numerical Analysis 12, 519-526, 1992.

Bowman, F. Introduction to Elliptic Functions, with Applications. New York: Dover, pp. 75, 95, and 98, 1961.

Glasser, M. L. and Wood, V. E. "A Closed Form Evaluation of the Elliptic Integral." Math. Comput. 22, 535-536, 1971.

Selberg, A. and Chowla, S. "On Epstein's Zeta-Function." J. reine angew. Math. 227, 86-110, 1967.

Whittaker, E. T. and Watson, G. N. A Course in Modern Analysis, 4th ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 524-528, 1990.

Wrigge, S. "An Elliptic Integral Identity." Math. Comput. 27, 837-840, 1973.

Zucker, I. J. "The Evaluation in Terms of Gamma-Functions of the Periods of Elliptic Curves Admitting Complex Multiplication." Math. Proc. Cambridge Philos. Soc. 82, 111-118, 1977.

Zucker, I. J. and Joyce, G. S. "Special Values of the Hypergeometric Series II." Math. Proc. Cambridge Philos. Soc. 131, 309-319, 2001.

اخر الاخبار

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد