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書記が数学やるだけ#352 楕円積分の例,振り子運動の厳密解

楕円積分の導入として,振り子運動の厳密解を求めてみる。

近似解について:


問題

力学では当然のように出てくることもあるので,ここで数学から扱うことにする。

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説明

楕円積分は,楕円の弧長単振子の周期を求める過程で出てくる,初等的には求められない積分で,以下の種類がある。

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上限をπ/2としたものが,完全楕円積分である。

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ヤコビの楕円関数は,三角関数や逆三角関数などの拡張といえる。

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解答

振り子運動の厳密解では,第1種完全楕円積分が現れる。これをテイラー展開することでも近似解が確認できる。



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