المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
{افان مات او قتل انقلبتم على اعقابكم}
2024-11-24
العبرة من السابقين
2024-11-24
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24


Elliptic Integral Singular Value  
  
2225   02:40 صباحاً   date: 25-4-2019
Author : Abel, N. H.
Book or Source : "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....
Page and Part : ...


Read More
Date: 26-9-2019 1727
Date: 12-10-2018 1608
Date: 29-6-2019 2591

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 {t/4n}. 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.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.