Print a warning when translating subscripted functions
[maxima.git] / doc / info / Elliptic.texi
blobab1a824f70300f0c7b03d613ec814b9f67897490
2 @menu
3 * Introduction to Elliptic Functions and Integrals::
4 * Functions and Variables for Elliptic Functions::
5 * Functions and Variables for Elliptic Integrals::
6 @end menu
10 @node Introduction to Elliptic Functions and Integrals, Functions and Variables for Elliptic Functions, , Top
11 @comment  node-name,  next,  previous,  up
13 @section Introduction to Elliptic Functions and Integrals
15 Maxima includes support for Jacobian elliptic functions and for
16 complete and incomplete elliptic integrals.  This includes symbolic
17 manipulation of these functions and numerical evaluation as well.
18 Definitions of these functions and many of their properties can by
19 found in Abramowitz and Stegun, Chapter 16--17.  As much as possible,
20 we use the definitions and relationships given there.
22 In particular, all elliptic functions and integrals use the parameter
23 @math{m} instead of the modulus @math{k} or the modular angle
24 @math{\alpha}.  This is one area where we differ from Abramowitz and
25 Stegun who use the modular angle for the elliptic functions.  The
26 following relationships are true:
28 @ifhtml
29 @ifset mathjax
30 @math{
32 \eqalign{
33 m &= k^2 \cr
34 k &= \sin\alpha
38 @end ifset
39 @ifclear mathjax
40 @math{m = k^2}
42 @math{k = sin(alpha)}
43 @end ifclear
44 @end ifhtml
46 @ifinfo
47 @math{m = k^2}
49 @math{k = sin(alpha)}
50 @end ifinfo
52 @tex
54 \eqalign{
55 m &= k^2 \cr
56 k &= \sin\alpha
59 @end tex
63 The elliptic functions and integrals are primarily intended to support
64 symbolic computation.  Therefore, most of derivatives of the functions
65 and integrals are known.  However, if floating-point values are given,
66 a floating-point result is returned.
68 Support for most of the other properties of elliptic functions and
69 integrals other than derivatives has not yet been written.
71 Some examples of elliptic functions:
72 @c ===beg===
73 @c jacobi_sn (u, m);
74 @c jacobi_sn (u, 1);
75 @c jacobi_sn (u, 0);
76 @c diff (jacobi_sn (u, m), u);
77 @c diff (jacobi_sn (u, m), m);
78 @c ===end===
79 @example
80 (%i1) jacobi_sn (u, m);
81 (%o1)                    jacobi_sn(u, m)
82 (%i2) jacobi_sn (u, 1);
83 (%o2)                        tanh(u)
84 (%i3) jacobi_sn (u, 0);
85 (%o3)                        sin(u)
86 (%i4) diff (jacobi_sn (u, m), u);
87 (%o4)            jacobi_cn(u, m) jacobi_dn(u, m)
88 (%i5) diff (jacobi_sn (u, m), m);
89 (%o5) jacobi_cn(u, m) jacobi_dn(u, m)
91       elliptic_e(asin(jacobi_sn(u, m)), m)
92  (u - ------------------------------------)/(2 m)
93                      1 - m
95             2
96    jacobi_cn (u, m) jacobi_sn(u, m)
97  + --------------------------------
98               2 (1 - m)
99 @end example
101 Some examples of elliptic integrals:
102 @c ===beg===
103 @c elliptic_f (phi, m);
104 @c elliptic_f (phi, 0);
105 @c elliptic_f (phi, 1);
106 @c elliptic_e (phi, 1);
107 @c elliptic_e (phi, 0);
108 @c elliptic_kc (1/2);
109 @c makegamma (%);
110 @c diff (elliptic_f (phi, m), phi);
111 @c diff (elliptic_f (phi, m), m);
112 @c ===end===
113 @example
114 (%i1) elliptic_f (phi, m);
115 (%o1)                  elliptic_f(phi, m)
116 (%i2) elliptic_f (phi, 0);
117 (%o2)                          phi
118 (%i3) elliptic_f (phi, 1);
119                                phi   %pi
120 (%o3)                  log(tan(--- + ---))
121                                 2     4
122 (%i4) elliptic_e (phi, 1);
123 (%o4)                       sin(phi)
124 (%i5) elliptic_e (phi, 0);
125 (%o5)                          phi
126 (%i6) elliptic_kc (1/2);
127                                      1
128 (%o6)                    elliptic_kc(-)
129                                      2
130 (%i7) makegamma (%);
131                                  2 1
132                             gamma (-)
133                                    4
134 (%o7)                      -----------
135                            4 sqrt(%pi)
136 (%i8) diff (elliptic_f (phi, m), phi);
137                                 1
138 (%o8)                 ---------------------
139                                     2
140                       sqrt(1 - m sin (phi))
141 (%i9) diff (elliptic_f (phi, m), m);
142        elliptic_e(phi, m) - (1 - m) elliptic_f(phi, m)
143 (%o9) (-----------------------------------------------
144                               m
146                                  cos(phi) sin(phi)
147                              - ---------------------)/(2 (1 - m))
148                                              2
149                                sqrt(1 - m sin (phi))
150 @end example
152 Support for elliptic functions and integrals was written by Raymond
153 Toy.  It is placed under the terms of the General Public License (GPL)
154 that governs the distribution of Maxima.
156 @opencatbox{Categories:}
157 @category{Elliptic functions}
158 @closecatbox
160 @node Functions and Variables for Elliptic Functions, Functions and Variables for Elliptic Integrals, Introduction to Elliptic Functions and Integrals, Top
161 @comment  node-name,  next,  previous,  up
163 @section Functions and Variables for Elliptic Functions
165 @anchor{jacobi_sn}
166 @deffn {Function} jacobi_sn (@var{u}, @var{m})
167 The Jacobian elliptic function @math{sn(u,m)}.
169 @opencatbox{Categories:}
170 @category{Elliptic functions}
171 @closecatbox
172 @end deffn
174 @anchor{jacobi_cn}
175 @deffn {Function} jacobi_cn (@var{u}, @var{m})
176 The Jacobian elliptic function @math{cn(u,m)}.
178 @opencatbox{Categories:}
179 @category{Elliptic functions}
180 @closecatbox
181 @end deffn
183 @anchor{jacobi_dn}
184 @deffn {Function} jacobi_dn (@var{u}, @var{m})
185 The Jacobian elliptic function @math{dn(u,m)}.
187 @opencatbox{Categories:}
188 @category{Elliptic functions}
189 @closecatbox
190 @end deffn
192 @anchor{jacobi_ns}
193 @deffn {Function} jacobi_ns (@var{u}, @var{m})
194 The Jacobian elliptic function @math{ns(u,m) = 1/sn(u,m)}.
196 @opencatbox{Categories:}
197 @category{Elliptic functions}
198 @closecatbox
199 @end deffn
201 @anchor{jacobi_sc}
202 @deffn {Function} jacobi_sc (@var{u}, @var{m})
203 The Jacobian elliptic function @math{sc(u,m) = sn(u,m)/cn(u,m)}.
205 @opencatbox{Categories:}
206 @category{Elliptic functions}
207 @closecatbox
208 @end deffn
210 @anchor{jacobi_sd}
211 @deffn {Function} jacobi_sd (@var{u}, @var{m})
212 The Jacobian elliptic function @math{sd(u,m) = sn(u,m)/dn(u,m)}.
214 @opencatbox{Categories:}
215 @category{Elliptic functions}
216 @closecatbox
217 @end deffn
219 @anchor{jacobi_nc}
220 @deffn {Function} jacobi_nc (@var{u}, @var{m})
221 The Jacobian elliptic function @math{nc(u,m) = 1/cn(u,m)}.
223 @opencatbox{Categories:}
224 @category{Elliptic functions}
225 @closecatbox
226 @end deffn
228 @anchor{jacobi_cs}
229 @deffn {Function} jacobi_cs (@var{u}, @var{m})
230 The Jacobian elliptic function @math{cs(u,m) = cn(u,m)/sn(u,m)}.
232 @opencatbox{Categories:}
233 @category{Elliptic functions}
234 @closecatbox
235 @end deffn
237 @anchor{jacobi_cd}
238 @deffn {Function} jacobi_cd (@var{u}, @var{m})
239 The Jacobian elliptic function @math{cd(u,m) = cn(u,m)/dn(u,m)}.
241 @opencatbox{Categories:}
242 @category{Elliptic functions}
243 @closecatbox
244 @end deffn
246 @anchor{jacobi_nd}
247 @deffn {Function} jacobi_nd (@var{u}, @var{m})
248 The Jacobian elliptic function @math{nd(u,m) = 1/dn(u,m)}.
250 @opencatbox{Categories:}
251 @category{Elliptic functions}
252 @closecatbox
253 @end deffn
255 @anchor{jacobi_ds}
256 @deffn {Function} jacobi_ds (@var{u}, @var{m})
257 The Jacobian elliptic function @math{ds(u,m) = dn(u,m)/sn(u,m)}.
259 @opencatbox{Categories:}
260 @category{Elliptic functions}
261 @closecatbox
262 @end deffn
264 @anchor{jacobi_dc}
265 @deffn {Function} jacobi_dc (@var{u}, @var{m})
266 The Jacobian elliptic function @math{dc(u,m) = dn(u,m)/cn(u,m)}.
268 @opencatbox{Categories:}
269 @category{Elliptic functions}
270 @closecatbox
271 @end deffn
273 @anchor{inverse_jacobi_sn}
274 @deffn {Function} inverse_jacobi_sn (@var{u}, @var{m})
275 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{sn(u,m)}.
277 @opencatbox{Categories:}
278 @category{Elliptic functions}
279 @closecatbox
280 @end deffn
282 @anchor{inverse_jacobi_cn}
283 @deffn {Function} inverse_jacobi_cn (@var{u}, @var{m})
284 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{cn(u,m)}.
286 @opencatbox{Categories:}
287 @category{Elliptic functions}
288 @closecatbox
289 @end deffn
291 @anchor{inverse_jacobi_dn}
292 @deffn {Function} inverse_jacobi_dn (@var{u}, @var{m})
293 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{dn(u,m)}.
295 @opencatbox{Categories:}
296 @category{Elliptic functions}
297 @closecatbox
298 @end deffn
300 @anchor{inverse_jacobi_ns}
301 @deffn {Function} inverse_jacobi_ns (@var{u}, @var{m})
302 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{ns(u,m)}.
304 @opencatbox{Categories:}
305 @category{Elliptic functions}
306 @closecatbox
307 @end deffn
309 @anchor{inverse_jacobi_sc}
310 @deffn {Function} inverse_jacobi_sc (@var{u}, @var{m})
311 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{sc(u,m)}.
313 @opencatbox{Categories:}
314 @category{Elliptic functions}
315 @closecatbox
316 @end deffn
318 @anchor{inverse_jacobi_sd}
319 @deffn {Function} inverse_jacobi_sd (@var{u}, @var{m})
320 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{sd(u,m)}.
322 @opencatbox{Categories:}
323 @category{Elliptic functions}
324 @closecatbox
325 @end deffn
327 @anchor{inverse_jacobi_nc}
328 @deffn {Function} inverse_jacobi_nc (@var{u}, @var{m})
329 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{nc(u,m)}.
331 @opencatbox{Categories:}
332 @category{Elliptic functions}
333 @closecatbox
334 @end deffn
336 @anchor{inverse_jacobi_cs}
337 @deffn {Function} inverse_jacobi_cs (@var{u}, @var{m})
338 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{cs(u,m)}.
340 @opencatbox{Categories:}
341 @category{Elliptic functions}
342 @closecatbox
343 @end deffn
345 @anchor{inverse_jacobi_cd}
346 @deffn {Function} inverse_jacobi_cd (@var{u}, @var{m})
347 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{cd(u,m)}.
349 @opencatbox{Categories:}
350 @category{Elliptic functions}
351 @closecatbox
352 @end deffn
354 @anchor{inverse_jacobi_nd}
355 @deffn {Function} inverse_jacobi_nd (@var{u}, @var{m})
356 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{nd(u,m)}.
358 @opencatbox{Categories:}
359 @category{Elliptic functions}
360 @closecatbox
361 @end deffn
363 @anchor{inverse_jacobi_ds}
364 @deffn {Function} inverse_jacobi_ds (@var{u}, @var{m})
365 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{ds(u,m)}.
367 @opencatbox{Categories:}
368 @category{Elliptic functions}
369 @closecatbox
370 @end deffn
372 @anchor{inverse_jacobi_dc}
373 @deffn {Function} inverse_jacobi_dc (@var{u}, @var{m})
374 The inverse of the Jacobian elliptic function @math{dc(u,m)}.
376 @opencatbox{Categories:}
377 @category{Elliptic functions}
378 @closecatbox
379 @end deffn
382 @node Functions and Variables for Elliptic Integrals, , Functions and Variables for Elliptic Functions, Top
383 @comment  node-name,  next,  previous,  up
385 @section Functions and Variables for Elliptic Integrals
387 @anchor{elliptic_f}
388 @deffn {Function} elliptic_f (@var{phi}, @var{m})
389 The incomplete elliptic integral of the first kind, defined as
391 @ifhtml
392 @ifset mathjax
393 @math{ $$ \int_0^{\phi} {\frac{d\theta}{\sqrt{1-m\sin^2\theta}}} $$ }
394 @end ifset
395 @ifclear mathjax
396 @math{integrate(1/sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, phi)}
397 @end ifclear
398 @end ifhtml
399 @ifinfo
400 @math{integrate(1/sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, phi)}
401 @end ifinfo
403 @tex
404 $$ \int_0^{\phi} {\frac{d\theta}{\sqrt{1-m\sin^2\theta}}} $$
405 @end tex
407 See also @ref{elliptic_e} and @ref{elliptic_kc}.
409 @opencatbox{Categories:}
410 @category{Elliptic integrals}
411 @closecatbox
412 @end deffn
414 @anchor{elliptic_e}
415 @deffn {Function} elliptic_e (@var{phi}, @var{m})
416 The incomplete elliptic integral of the second kind, defined as
418 @ifhtml
419 @ifset mathjax
420 @math{ $$ \int_0^\phi {\sqrt{1 - m\sin^2\theta}} d\theta $$ }
421 @end ifset
422 @ifclear mathjax
423 @math{elliptic_e(phi, m) = integrate(sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, phi)}
424 @end ifclear
425 @end ifhtml
426 @ifinfo
427 @math{elliptic_e(phi, m) = integrate(sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, phi)}
428 @end ifinfo
430 @tex
431 $$ \int_0^\phi \sqrt{1 - m\sin^2\theta} d\theta $$
432 @end tex
434 See also @ref{elliptic_f} and @ref{elliptic_ec}.
436 @opencatbox{Categories:}
437 @category{Elliptic integrals}
438 @closecatbox
439 @end deffn
441 @anchor{elliptic_eu}
442 @deffn {Function} elliptic_eu (@var{u}, @var{m})
443 The incomplete elliptic integral of the second kind, defined as
445 @ifhtml
446 @ifset mathjax
447 @math{ $$ \int_0^u {\rm dn}(v, m) dv  = \int_0^\tau \sqrt{\frac{1-m t^2}{1-t^2}} dt $$ }
448 where:
449 @math{ $$ \tau = sn(u,m) $$ }
450 @end ifset
451 @ifclear mathjax
452 @math{integrate(dn(v,m)^2,v,0,u) = integrate(sqrt(1-m*t^2)/sqrt(1-t^2), t, 0, tau)}
453 where @math{tau = sn(u,m)}.
454 @end ifclear
455 @end ifhtml
456 @ifinfo
457 @math{integrate(dn(v,m)^2,v,0,u) = integrate(sqrt(1-m*t^2)/sqrt(1-t^2), t, 0, tau)}
459 where @math{tau = sn(u,m)}.
460 @end ifinfo
461 @tex
462 $$ \int_0^u {\rm dn}(v, m) dv  = \int_0^\tau \sqrt{\frac{1-m t^2}{1-t^2}} dt $$
464 where $\tau = {\rm sn}(u, m)$.
465 @end tex
467 This is related to @code{elliptic_e} by
469 @ifhtml
470 @ifset mathjax
471 @math{ $$ E(u,m) = E(\phi, m) $$ }
472 where:
473 @math{ $$ \phi = \sin^{-1} {\rm sn}(u, m) $$ }
474 @end ifset
475 @ifclear mathjax
476 @math{elliptic_eu(u, m) = elliptic_e(asin(sn(u,m)),m)}
477 @end ifclear
478 @end ifhtml
479 @ifinfo
480 @math{elliptic_eu(u, m) = elliptic_e(asin(sn(u,m)),m)}
481 @end ifinfo
483 @tex
484 $$E(u,m) = E(\phi, m)$$
486 where $\phi = \sin^{-1} {\rm sn}(u, m)$.
487 @end tex
489 See also @ref{elliptic_e}.
490 @opencatbox{Categories:}
491 @category{Elliptic integrals}
492 @closecatbox
493 @end deffn
495 @anchor{elliptic_pi}
496 @deffn {Function} elliptic_pi (@var{n}, @var{phi}, @var{m})
497 The incomplete elliptic integral of the third kind, defined as
499 @ifhtml
500 @ifset mathjax
501 @math{ $$ \int_0^\phi {{d\theta}\over{(1-n\sin^2 \theta)\sqrt{1 - m\sin^2\theta}}} $$ }
502 @end ifset
503 @ifclear mathjax
504 @math{integrate(1/(1-n*sin(x)^2)/sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, phi)}
505 @end ifclear
506 @end ifhtml
507 @ifinfo
508 @math{integrate(1/(1-n*sin(x)^2)/sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, phi)}
509 @end ifinfo
510 @tex
511 $$\int_0^\phi {{d\theta}\over{(1-n\sin^2 \theta)\sqrt{1 - m\sin^2\theta}}}$$
512 @end tex
514 @opencatbox{Categories:}
515 @category{Elliptic integrals}
516 @closecatbox
517 @end deffn
519 @anchor{elliptic_kc}
520 @deffn {Function} elliptic_kc (@var{m})
521 The complete elliptic integral of the first kind, defined as
523 @ifhtml
524 @ifset mathjax
525 @math{ $$ \int_0^{\frac{\pi}{2}} {{d\theta}\over{\sqrt{1 - m\sin^2\theta}}} $$ }
526 @end ifset
527 @ifclear mathjax
528 @math{integrate(1/sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, pi/2)}
529 @end ifclear
530 @end ifhtml
531 @ifinfo
532 @math{integrate(1/sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, pi/2)}
533 @end ifinfo
535 @tex
536 $$\int_0^{\frac{\pi}{2}} {{d\theta}\over{\sqrt{1 - m\sin^2\theta}}}$$
537 @end tex
539 For certain values of @math{m}, the value of the integral is known in
540 terms of @math{Gamma} functions.  Use @mref{makegamma} to evaluate them.
542 @opencatbox{Categories:}
543 @category{Elliptic integrals}
544 @closecatbox
545 @end deffn
547 @anchor{elliptic_ec}
548 @deffn {Function} elliptic_ec (@var{m})
549 The complete elliptic integral of the second kind, defined as
551 @ifhtml
552 @ifset mathjax
553 @math{ $$ \int_0^{\frac{\pi}{2}} \sqrt{1 - m\sin^2\theta} d\theta $$ }
554 @end ifset
555 @ifclear mathjax
556 @math{integrate(sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, pi/2)}
557 @end ifclear
558 @end ifhtml
559 @ifinfo
560 @math{integrate(sqrt(1 - m*sin(x)^2), x, 0, pi/2)}
561 @end ifinfo
563 @tex
564 $$\int_0^{\frac{\pi}{2}} \sqrt{1 - m\sin^2\theta} d\theta$$
565 @end tex
567 For certain values of @math{m}, the value of the integral is known in
568 terms of @math{Gamma} functions.  Use @mref{makegamma} to evaluate them.
570 @opencatbox{Categories:}
571 @category{Elliptic integrals}
572 @closecatbox
573 @end deffn
575 @anchor{carlson_rc}
576 @deffn {Function} carlson_rc (@var{x}, @var{y})
577 Carlson's RC integral is defined by
579 @ifhtml
580 @ifset mathjax
581 @math{ $$ R_C(x, y) = \frac{1}{2} \int_0^{\infty} \frac{1}{\sqrt{t+x}(t+y)}\, dt $$ }
582 @end ifset
583 @ifclear mathjax
584 @math{integrate(1/2*(t+x)^(-1/2)/(t+y), t, 0, inf)}
585 @end ifclear
586 @end ifhtml
587 @ifinfo
588 @math{integrate(1/2*(t+x)^(-1/2)/(t+y), t, 0, inf)}
589 @end ifinfo
591 @tex
592 $$ R_C(x, y) = \frac{1}{2} \int_0^{\infty} \frac{1}{\sqrt{t+x}(t+y)}\, dt $$
593 @end tex
595 This integral is related to many elementary functions in the following
596 way:
598 @ifhtml
599 @ifset mathjax
600 @math{
602 \eqalign{
603 \log x &= (x-1) R_C\left(\left({\frac{1+x}{2}}\right)^2, x\right), x > 0 \cr
604 \sin^{-1} x &= x R_C(1-x^2, 1), |x| \le 1 \cr
605 \cos^{-1} x &= \sqrt{1-x^2} R_C(x^2,1), 0 \le x \le 1  \cr
606 \tan^{-1} x &= x  R_C(1,1+x^2)  \cr
607 \sinh^{-1} x &= x  R_C(1+x^2,1)  \cr
608 \cosh^{-1} x &= \sqrt{x^2-1}  R_C(x^2,1), x \ge 1  \cr
609 \tanh^{-1}(x) &= x  R_C(1,1-x^2), |x| \le 1
613 @end ifset
614 @ifclear mathjax
615 @math{log(x)  = (x-1)*rc(((1+x)/2)^2, x), x > 0}
617 @math{asin(x) = x * rc(1-x^2, 1), |x|<= 1}
619 @math{acos(x) = sqrt(1-x^2)*rc(x^2,1), 0 <= x <=1}
621 @math{atan(x) = x * rc(1,1+x^2)}
623 @math{asinh(x) = x * rc(1+x^2,1)}
625 @math{acosh(x) = sqrt(x^2-1) * rc(x^2,1), x >= 1}
627 @math{atanh(x) = x * rc(1,1-x^2), |x|<=1}
628 @end ifclear
629 @end ifhtml
630 @ifinfo
631 @math{log(x)  = (x-1)*rc(((1+x)/2)^2, x), x > 0}
633 @math{asin(x) = x * rc(1-x^2, 1), |x|<= 1}
635 @math{acos(x) = sqrt(1-x^2)*rc(x^2,1), 0 <= x <=1}
637 @math{atan(x) = x * rc(1,1+x^2)}
639 @math{asinh(x) = x * rc(1+x^2,1)}
641 @math{acosh(x) = sqrt(x^2-1) * rc(x^2,1), x >= 1}
643 @math{atanh(x) = x * rc(1,1-x^2), |x|<=1}
644 @end ifinfo
646 @tex
648 \eqalign{
649 \log x &= (x-1) R_C\left(\left({\frac{1+x}{2}}\right)^2, x\right), x > 0 \cr
650 \sin^{-1} x &= x R_C(1-x^2, 1), |x| \le 1 \cr
651 \cos^{-1} x &= \sqrt{1-x^2} R_C(x^2,1), 0 \le x \le 1  \cr
652 \tan^{-1} x &= x  R_C(1,1+x^2)  \cr
653 \sinh^{-1} x &= x  R_C(1+x^2,1)  \cr
654 \cosh^{-1} x &= \sqrt{x^2-1}  R_C(x^2,1), x \ge 1  \cr
655 \tanh^{-1}(x) &= x  R_C(1,1-x^2), |x| \le 1
658 @end tex
660 Also, we have the relationship
662 @ifhtml
663 @ifset mathjax
664 @math{
666 R_C(x,y) = R_F(x,y,y)
669 @end ifset
670 @ifclear mathjax
671 @math{R_C(x,y) = R_F(x,y,y)}
672 @end ifclear
673 @end ifhtml
675 @ifinfo
676 @math{R_C(x,y) = R_F(x,y,y)}
677 @end ifinfo
679 @tex
681 R_C(x,y) = R_F(x,y,y)
683 @end tex
685 Some special values:
686 @ifhtml
687 @ifset mathjax
688 @math{
690 \eqalign{R_C(0, 1) &= \frac{\pi}{2} \cr
691 R_C(0, 1/4) &= \pi \cr
692 R_C(2,1) &= \log(\sqrt{2} + 1) \cr
693 R_C(i,i+1) &= \frac{\pi}{4} + \frac{i}{2} \log(\sqrt{2}-1) \cr
694 R_C(0,i) &= (1-i)\frac{\pi}{2\sqrt{2}} \cr
698 @end ifset
699 @ifclear mathjax
700 @math{R_C(0,1) = pi/2}
702 @math{R_C(0,1/4) = pi}
704 @math{R_C(2,1) = log(sqrt(2)+1)}
706 @math{R_C(i, i+1) = pi/4 + i/2*log(sqrt(2)+1)}
708 @math{R_C(0, i) = (1-i)*pi/(2*sqrt(2))}
709 @end ifclear
710 @end ifhtml
712 @ifinfo
713 @math{R_C(0,1) = pi/2}
715 @math{R_C(0,1/4) = pi}
717 @math{R_C(2,1) = log(sqrt(2)+1)}
719 @math{R_C(i, i+1) = pi/4 + i/2*log(sqrt(2)+1)}
721 @math{R_C(0, i) = (1-i)*pi/(2*sqrt(2))}
722 @end ifinfo
724 @tex
726 \eqalign{R_C(0, 1) &= \frac{\pi}{2} \cr
727 R_C(0, 1/4) &= \pi \cr
728 R_C(2,1) &= \log(\sqrt{2} + 1) \cr
729 R_C(i,i+1) &= \frac{\pi}{4} + \frac{i}{2} \log(\sqrt{2}-1) \cr
730 R_C(0,i) &= (1-i)\frac{\pi}{2\sqrt{2}} \cr
733 @end tex
736 @opencatbox{Categories:}
737 @category{Elliptic integrals}
738 @closecatbox
739 @end deffn
741 @anchor{carlson_rd}
742 @deffn {Function} carlson_rd (@var{x}, @var{y}, @var{z})
743 Carlson's RD integral is defined by
745 @ifhtml
746 @ifset mathjax
747 @math{
749 R_D(x,y,z) = \frac{3}{2} \int_0^{\infty} \frac{1}{\sqrt{t+x}\sqrt{t+y}\sqrt{t+z}\,(t+z)}\, dt
752 @end ifset
753 @ifclear mathjax
754 @math{R_D(x,y,z) = 3/2*integrate(1/(sqrt(t+x)*sqrt(t+y)*sqrt(t+z)*(t+z)), t, 0, inf)}
755 @end ifclear
756 @end ifhtml
758 @ifinfo
759 @math{R_D(x,y,z) = 3/2*integrate(1/(sqrt(t+x)*sqrt(t+y)*sqrt(t+z)*(t+z)), t, 0, inf)}
760 @end ifinfo
762 @tex
764 R_D(x,y,z) = \frac{3}{2} \int_0^{\infty} \frac{1}{\sqrt{t+x}\sqrt{t+y}\sqrt{t+z}\,(t+z)}\, dt
766 @end tex
769 We also have the special values
771 @ifhtml
772 @ifset mathjax
773 @math{
775 \eqalign{
776 R_D(x,x,x) &= x^{-\frac{3}{2}} \cr
777 R_D(0,y,y) &= \frac{3}{4} \pi y^{-\frac{3}{2}} \cr
778 R_D(0,2,1) &= 3 \sqrt{\pi} \frac{\Gamma(\frac{3}{4})}{\Gamma(\frac{1}{4})}
782 @end ifset
783 @ifclear mathjax
784 @math{R_D(x,x,x) = x^(-3/2)}
786 @math{R_D(0,y,y) = 3/4*pi*y^(-3/2)}
788 @math{R_D(0,2,1) = 3 sqrt(pi) gamma(3/4)/gamma(1/4)}
789 @end ifclear
790 @end ifhtml
792 @ifinfo
793 @math{R_D(x,x,x) = x^(-3/2)}
795 @math{R_D(0,y,y) = 3/4*pi*y^(-3/2)}
797 @math{R_D(0,2,1) = 3 sqrt(pi) gamma(3/4)/gamma(1/4)}
798 @end ifinfo
800 @tex
802 \eqalign{
803 R_D(x,x,x) &= x^{-\frac{3}{2}} \cr
804 R_D(0,y,y) &= \frac{3}{4} \pi y^{-\frac{3}{2}} \cr
805 R_D(0,2,1) &= 3 \sqrt{\pi} \frac{\Gamma(\frac{3}{4})}{\Gamma(\frac{1}{4})}
808 @end tex
812 It is also related to the complete elliptic E function as follows
814 @ifhtml
815 @ifset mathjax
816 @math{
818 E(m) = R_F(0, 1 - m, 1) - \frac{m}{3} R_D(0, 1 - m, 1)
821 @end ifset
822 @ifclear mathjax
823 @math{E(m) = R_F(0, 1 - m, 1) - (m/3)* R_D(0, 1 - m, 1)}
824 @end ifclear
825 @end ifhtml
827 @ifinfo
828 @math{E(m) = R_F(0, 1 - m, 1) - (m/3)* R_D(0, 1 - m, 1)}
829 @end ifinfo
831 @tex
833 E(m) = R_F(0, 1 - m, 1) - \frac{m}{3} R_D(0, 1 - m, 1)
835 @end tex
838 @opencatbox{Categories:}
839 @category{Elliptic integrals}
840 @closecatbox
841 @end deffn
843 @anchor{carlson_rf}
844 @deffn {Function} carlson_rf (@var{x}, @var{y}, @var{z})
845 Carlson's RF integral is defined by
847 @ifhtml
848 @ifset mathjax
849 @math{
851 R_F(x,y,z) = \frac{1}{2} \int_0^{\infty} \frac{1}{\sqrt{t+x}\sqrt{t+y}\sqrt{t+z}}\, dt
854 @end ifset
855 @ifclear mathjax
856 @math{R_F(x,y,z) = 1/2*integrate(1/(sqrt(t+x)*sqrt(t+y)*sqrt(t+z)), t, 0, inf)}
857 @end ifclear
858 @end ifhtml
860 @ifinfo
861 @math{R_F(x,y,z) = 1/2*integrate(1/(sqrt(t+x)*sqrt(t+y)*sqrt(t+z)), t, 0, inf)}
862 @end ifinfo
864 @tex
866 R_F(x,y,z) = \frac{1}{2} \int_0^{\infty} \frac{1}{\sqrt{t+x}\sqrt{t+y}\sqrt{t+z}}\, dt
868 @end tex
871 We also have the special values
873 @ifhtml
874 @ifset mathjax
875 @math{
877 \eqalign{
878 R_F(0,1,2)  &= \frac{\Gamma({\frac{1}{4}})^2}{4\sqrt{2\pi}} \cr
879 R_F(i,-i,0) &= \frac{\Gamma({\frac{1}{4}})^2}{4\sqrt{\pi}}
883 @end ifset
884 @ifclear mathjax
885 @math{R_F(0,1,2) = gamma(1/4)^2/(4*sqrt(2*pi))}
887 @math{R_F(i,-i,0) = gamma(1/4)^2/(4*sqrt(pi))}
888 @end ifclear
889 @end ifhtml
891 @ifinfo
892 @math{R_F(0,1,2) = gamma(1/4)^2/(4*sqrt(2*pi))}
894 @math{R_F(i,-i,0) = gamma(1/4)^2/(4*sqrt(pi))}
895 @end ifinfo
897 @tex
899 \eqalign{
900 R_F(0,1,2)  &= \frac{\Gamma({\frac{1}{4}})^2}{4\sqrt{2\pi}} \cr
901 R_F(i,-i,0) &= \frac{\Gamma({\frac{1}{4}})^2}{4\sqrt{\pi}}
904 @end tex
908 It is also related to the complete elliptic E function as follows
910 @ifhtml
911 @ifset mathjax
912 @math{
914 E(m) = R_F(0, 1 - m, 1) - \frac{m}{3} R_D(0, 1 - m, 1)
917 @end ifset
918 @ifclear mathjax
919 @math{E(m) = R_F(0, 1 - m, 1) - (m/3)* R_D(0, 1 - m, 1)}
920 @end ifclear
921 @end ifhtml
923 @ifinfo
924 @math{E(m) = R_F(0, 1 - m, 1) - (m/3)* R_D(0, 1 - m, 1)}
925 @end ifinfo
927 @tex
929 E(m) = R_F(0, 1 - m, 1) - \frac{m}{3} R_D(0, 1 - m, 1)
931 @end tex
935 @opencatbox{Categories:}
936 @category{Elliptic integrals}
937 @closecatbox
938 @end deffn
940 @anchor{carlson_rj}
941 @deffn {Function} carlson_rj (@var{x}, @var{y}, @var{z}, @var{p})
942 Carlson's RJ integral is defined by
944 @ifhtml
945 @ifset mathjax
946 @math{
948 R_J(x,y,z) = \frac{1}{2} \int_0^{\infty} \frac{1}{\sqrt{t+x}\sqrt{t+y}\sqrt{t+z}\,(t+p)}\, dt
951 @end ifset
952 @ifclear mathjax
953 @math{R_J(x,y,z) = 1/2*integrate(1/(sqrt(t+x)*sqrt(t+y)*sqrt(t+z)*(t+p)), t, 0, inf)}
954 @end ifclear
955 @end ifhtml
957 @ifinfo
958 @math{R_J(x,y,z) = 1/2*integrate(1/(sqrt(t+x)*sqrt(t+y)*sqrt(t+z)*(t+p)), t, 0, inf)}
959 @end ifinfo
961 @tex
963 R_J(x,y,z) = \frac{1}{2} \int_0^{\infty} \frac{1}{\sqrt{t+x}\sqrt{t+y}\sqrt{t+z}\,(t+p)}\, dt
965 @end tex
968 @opencatbox{Categories:}
969 @category{Elliptic integrals}
970 @closecatbox
971 @end deffn