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authorAndreas Müller <andreas.mueller@ost.ch>2021-10-13 20:53:37 +0200
committerAndreas Müller <andreas.mueller@ost.ch>2021-10-13 20:53:37 +0200
commita27efc4b9657ace8e18fbf58db4dc3c31cb73514 (patch)
tree96c1945d4e7c5318460f84a84b8cd4335872541f /buch/chapters/110-elliptisch/ellintegral.tex
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ellipsenumfang komplett
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-rw-r--r--buch/chapters/110-elliptisch/ellintegral.tex16
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diff --git a/buch/chapters/110-elliptisch/ellintegral.tex b/buch/chapters/110-elliptisch/ellintegral.tex
index b0e1b64..a4869aa 100644
--- a/buch/chapters/110-elliptisch/ellintegral.tex
+++ b/buch/chapters/110-elliptisch/ellintegral.tex
@@ -132,6 +132,7 @@ K(k)
=
\int_0^{\frac{\pi}2}
\frac{d\varphi}{\sqrt{1-k^2\sin^2\varphi}}
+,
\\
E(k)
&=
@@ -140,6 +141,7 @@ E(k)
=
\int_0^{\frac{\pi}2}
\sqrt{1-k^2\sin^2\varphi}\,d\varphi
+,
\\
\Pi(n,k)
&=
@@ -156,6 +158,7 @@ d\varphi
}{
(1-n\sin^2\varphi)\sqrt{1-k^2\sin^2\varphi}
}
+.
\end{align*}
Diese Form wird auch die {\em Legendre-Normalform} der vollständigen
\index{Legendre-Normalform}%
@@ -170,6 +173,9 @@ die {\em Jacobi-Normalform} heisst.
\includegraphics{chapters/110-elliptisch/images/ellipsenumfang.pdf}
\caption{Bogenlänge eines Viertels einer Ellipse mit Exzentrizität
$\varepsilon$.
+Eine solche Ellipse hat Halbachsen $1$ und $\sqrt{1-\varepsilon^2}$,
+ein entsprechender Ellipsenbogen ist für ausgewählte Werte in blau
+eingezeichnet.
\label{buch:elliptisch:fig:ellipsenumfang}}
\end{figure}
Wir zeigen, wie sich die Berechnung des Umfangs $U$ einer Ellipse
@@ -183,7 +189,7 @@ Die Parametrisierung
t\mapsto \begin{pmatrix}a\cos t\\ b\sin t\end{pmatrix}
\]
einer Ellipse führt auf das Integral
-\begin{align*}
+\begin{align}
U
&=
\int_0^{2\pi} \sqrt{a^2\sin^2t + b^2\cos^2 t}\,dt
@@ -198,7 +204,7 @@ U
&=
4b \int_0^{\frac{\pi}2} \sqrt{1-(b^2-a^2)/b^2\cdot \sin^2t}\,dt
\label{buch:elliptisch:eqn:umfangellipse}
-\end{align*}
+\end{align}
für den Umfang der Ellipse.
Bei einem Kreis ist $a=b$ und der zweite Term unter der Wurzel fällt weg,
der Umfang wird $4b\frac{\pi}2=2\pi b$.
@@ -225,8 +231,11 @@ U
4b E(\varepsilon).
\]
Das vollständige elliptische Integral zweiter Art $E(\varepsilon)$
-liefert also genau den Umfang der eines Viertels Ellipse mit
+liefert also genau den Umfang eines Viertels der Ellipse mit
numerischer Exzentrizität $\varepsilon$ und kleiner Halbachse $1$.
+Für den extremen Wert $\varepsilon=0$ entsteht der Umfang einer Ellipse,
+also $E(0)=\frac{\pi}2$.
+Für $\varepsilon=1$ ist $a=0$, es entsteht eine Strecke mit Länge $E(1)=1$.
\subsubsection{Komplementäre Integrale}
XXX Komplementäre Integrale \\
@@ -239,6 +248,7 @@ XXX Stammfunktion \\
XXX Vollständige und Unvollständige Integrale \\
XXX Additionstheoreme \\
XXX Parameterkonventionen \\
+XXX Wertebereich (Rechtecke) \\
\subsection{Potenzreihe}
XXX Potenzreihen \\