
第1種完全楕円積分のランデン変換の導出を行います。式の変換が複雑なので、変換過程も残しておきました。
ランデン変換には、上昇ランデン変換と下降ランデン変換がありますので、両方の変換式を示します。
上昇ランデン変換および下降ランデン変換の式を示します。
上昇ランデン変換は、母数を上昇させ収束させる場合に用います。下降ランデン変換は、母数をゼロ近づけて収束させる場合に用います。
■上昇ランデン変換
(1)
(2)
■下降ランデン変換
(3)
(4)
(2)式から(4)式の導出は、別のところに書いています。
■ランデン変換の導出
(5)
が成り立つとき
(6)
この恒等式をランデン変換といいます。
ここから、ランデン変換を導出しますが、式の変換過程も残します。
まず、(5)式をθ、φの式として整理します。
(7)
![]()
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ゆえに
(8)
三角関数の公式を使って(8)式から
、
の式にします。
(9)
(10)
ここで
(11)
とおくと、(9)、(10)式は以下になります。
(12)
(13)
(12)式の両辺をφで微分します。


(14)
ゆえに

(15)
(6)式の最初の項の分母をφの式にします。



(16)
第1種不完全楕円積分の式に、(15)、(16)式を代入して整理します。
(17)


(18)
(17)式と、(18)式から
(19)
ここで
(20)
とすると(19)式は以下のように整理できます。
(21)
(5)式より
(22)
(22)式から、φが0からπ/2のとき、θは0からπの範囲で動きます。
(Excelで(22)式を作成して、θを0からπまで変化させてみて下さい。)
従って、第1種完全楕円積分は、(17)、(18)式で
、
の場合となるので、
(23)
(24)
(21)式に(23)、(24)式を代入すると、第1種完全楕円積分のランデン変換が導出されました。
(25)
計算が長くなりましたが、いかがでしょうか。
■(2)式を(4)式に変換します。
(2)式の両辺を2乗して
(26)
式を変形してk1の2次方程式として計算します。
(27)
(28)
(29)
とすると(29)式は
(30)
(31)
または
(32)
だから
(33)
(33)式は第1種完全楕円関数積分の数値計算に有用です。(ページの先頭に戻る)
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