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输入计算

数学公式

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结果

完全椭圆积分数值表
51
rows generated (first row k = 0)
# k K(k) E(k)
0 0 1.5707963268 1.5707963268
1 0.02 1.5709534418 1.5706392197
2 0.04 1.5714252114 1.570167568
3 0.06 1.5722129134 1.5693803786
4 0.08 1.5733186891 1.568275988
5 0.1 1.5747455615 1.5668520503
6 0.12 1.5764974611 1.5651055197
7 0.14 1.5785792598 1.5630326273
8 0.16 1.580996813 1.560628853
9 0.18 1.5837570122 1.5578888898
10 0.2 1.5868678475 1.554806602
11 0.22 1.5903384811 1.5513749753
12 0.24 1.5941793356 1.5475860589
13 0.26 1.5984021958 1.5434308965
14 0.28 1.6030203282 1.5388994483
15 0.3 1.6080486199 1.5339804978
16 0.32 1.6135037416 1.5286615464
17 0.34 1.6194043356 1.522928689
18 0.36 1.6257712374 1.5167664705
19 0.38 1.6326277338 1.5101577185
20 0.4 1.6399998659 1.5030833481
21 0.42 1.6479167867 1.4955221333
22 0.44 1.6564111832 1.4874504379
23 0.46 1.6655197786 1.4788418981
24 0.48 1.6752839313 1.4696670457
25 0.5 1.6857503548 1.4598928582
26 0.52 1.6969719877 1.4494822193
27 0.54 1.7090090521 1.4383932656
28 0.56 1.7219303517 1.4265785921
29 0.58 1.7358148763 1.4139842766
30 0.6 1.7507538029 1.4005486705
31 0.62 1.7668530174 1.3862008873
32 0.64 1.7842363259 1.3708588912
33 0.66 1.8030495951 1.3544270507
34 0.68 1.8234661602 1.3367929675
35 0.7 1.8456939984 1.3178233024
36 0.72 1.8699854005 1.2973581904
37 0.74 1.8966502641 1.2752036263
38 0.76 1.9260747573 1.2511208573
39 0.78 1.9587481843 1.2248112405
40 0.8 1.9953027777 1.1958939975
41 0.82 2.0365746658 1.1638724176
42 0.84 2.0837011184 1.1280804106
43 0.86 2.1382834421 1.0875937557
44 0.88 2.2026769671 1.0410735087
45 0.9 2.2805491384 0.9864673682
46 0.92 2.3780711768 0.9203779727
47 0.94 2.506864511 0.8365160987
48 0.96 2.6931429647 0.7209502402
49 0.98 3.0209804456 0.5298788872
50 1 无穷大 1

这个计算器能做什么

本工具可以按一连串模数 k 的取值,生成两类完全椭圆积分的数值表:第一类积分 K(k) 和第二类积分 E(k)。你只需给出起始值、步长以及希望生成的行数,计算器便会从初始 k 出发,每行递增一个步长,并逐行输出对应的 K(k) 与 E(k)。这属于纯数学(特殊函数)范畴,在全球任何场景下结果都完全一致。

k 从 0 变化到 1 时,K(k) 升向垂直渐近线、E(k) 下降的曲线图
当 k 趋近于 1 时 K(k) 发散,而 E(k) 平滑下降。

使用方法

请依次填写 k 的初始值(即模数,是一个无量纲比值,需满足 -1 ≤ k ≤ 1)、每行递增的步长(可以为负数),以及 重复次数(即行数,须为 ≥ 1 的整数)。举例来说,初始值取 0、步长取 0.02、共 51 行,就能让 k 从 0.00 一直扫到 1.00。由于这两个积分只与 k 的平方有关,因此 k 取负值与取对应正值得到的结果完全相同。

公式解析

这里使用的自变量是模数 k,而非参数 m = k²,请注意区分。写成积分形式时,K(k) 等于 dθ / sqrt(1 - k² sin²θ) 在 0 到 pi/2 上的积分;E(k) 则是 sqrt(1 - k² sin²θ) dθ 在同一区间上的积分。我们采用收敛快、精度高的算术几何平均算法(AGM)来求值:K(k) = pi / (2 · AGM(1, sqrt(1 - k²)))。对于 E,则累加 AGM 过程中的 c 项:E(k) = K(k) · (1 - Σ 2^(n-1) c_n²),其中 c_0² = k²。

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两个数列收敛到共同的算术几何平均值的示意图
AGM 反复计算算术平均和几何平均,直到两个数列收敛。

实例演算

以 k = 0.5 为例:1 - k² = 0.75,开平方得 0.8660254。AGM(1, 0.8660254) ≈ 0.9318082,因此 K(0.5) = pi / (2 · 0.9318082) = 1.6857503548。c 项之和约为 0.1339804,于是 E(0.5) = 1.6857503548 · (1 - 0.1339804) = 1.4603362889。

常见问题

当 k = 1 时会怎样? 此时 K(1) 发散至无穷大,而 E(1) 恰好等于 1。在边界这一行,表格会显示 K 为“无穷大(Infinity)”、E 为 1,而不会报错崩溃。

计算器用的是 k 还是 m? 用的是模数 k。如果你手头是参数 m,请先开平方(k = sqrt(m))再填入。

如果 |k| > 1 呢? 这已经超出实数定义域 -1 ≤ k ≤ 1,相应的行会被标记为“超出定义域”。

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