Nombre (matemáticas)

Función matemática especial

En matemáticas , específicamente en la teoría de funciones elípticas , el nomo es una función especial que pertenece a las funciones no elementales. Esta función es de gran importancia en la descripción de las funciones elípticas, especialmente en la descripción de la identidad modular de la función theta de Jacobi , las trascendentes elípticas de Hermite y las funciones modulares de Weber , que se utilizan para resolver ecuaciones de grados superiores.

Definición

La función del nombre está dada por

${\displaystyle q=\mathrm {e} ^{-{\pi K'/K}}=\mathrm {e} ^{{\rm {i}}\pi \omega _{2}/\omega _{1}}=\mathrm {e} ^{{\rm {i}}\pi \tau }\,}$

donde y son los períodos trimestrales , y y son el par fundamental de períodos , y es la razón de medio período . Se puede considerar que el nomo es una función de cualquiera de estas cantidades; por el contrario, cualquiera de estas cantidades puede tomarse como función del nomo. Cada uno de ellos determina de forma única a los demás cuando . Es decir, cuando , las asignaciones entre estos diversos símbolos son tanto 1 a 1 como sobre, y por lo tanto se pueden invertir: los cuartos de período, los semiperíodos y la relación de medio período se pueden escribir explícitamente como funciones del nomo. . En general , con , no es una función de un solo valor . En el artículo vinculado se dan expresiones explícitas para los períodos trimestrales , en términos del nombre. ${\displaystyle K}$ ${\displaystyle iK'}$ ${\displaystyle \omega _{1}}$ ${\displaystyle \omega _{2}}$ ${\textstyle \tau ={\frac {iK'}{K}}={\frac {\omega _{2}}{\omega _{1}}}}$ ${\displaystyle 0<q<1}$ ${\displaystyle 0<q<1}$ ${\displaystyle q\in \mathbb {C} }$ ${\displaystyle 0<|q|<1}$ ${\displaystyle \tau }$ ${\displaystyle q}$

Notacionalmente, los cuartos de período y generalmente se usan solo en el contexto de las funciones elípticas jacobianas , mientras que los medios períodos y generalmente se usan solo en el contexto de las funciones elípticas de Weierstrass . Algunos autores, en particular Apostol, utilizan y para denotar períodos completos en lugar de semiperíodos. ${\displaystyle K}$ ${\displaystyle iK'}$ ${\displaystyle \omega _{1}}$ ${\displaystyle \omega _{2}}$ ${\displaystyle \omega _{1}}$ ${\displaystyle \omega _{2}}$

El nomo se utiliza frecuentemente como un valor con el que se pueden describir funciones elípticas y formas modulares; por otro lado, también se puede considerar como una función, porque los cuartos de período son funciones del módulo elíptico : . ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle q(k)=\mathrm {e} ^{-\pi K'(k)/K(k)}}$

El nombre complementario viene dado por ${\displaystyle q_{1}}$

${\displaystyle q_{1}(k)=\mathrm {e} ^{-\pi K(k)/K'(k)}.\,}$

A veces, la notación se utiliza para el cuadrado del nomo. ${\displaystyle q=\mathrm {e} ^{{2{\rm {i}}}\pi \tau }}$

Las funciones mencionadas y se denominan integrales elípticas completas de primer tipo. Se definen de la siguiente manera: ${\displaystyle K}$ ${\displaystyle K'}$

${\displaystyle K(x)=\int _{0}^{\pi /2}{\frac {1}{\sqrt {1-x^{2}\sin(\varphi )^{2}}}}\,\mathrm {d} \varphi =\int _{0}^{1}{\frac {2}{\sqrt {(y^{2}+1)^{2}-4x^{2}y^{2}}}}\mathrm {d} y}$

${\displaystyle K'(x)=K({\sqrt {1-x^{2}}})=\int _{0}^{\pi /2}{\frac {1}{\sqrt {1-(1-x^{2})\sin(\varphi )^{2}}}}\,\mathrm {d} \varphi }$

Aplicaciones

El nomo resuelve la siguiente ecuación:

${\displaystyle |k|={\frac {\vartheta _{10}^{2}[0,q(k)]}{\vartheta _{00}^{2}[0,q(k)]}}\rightarrow q(k)=\mathrm {e} ^{-\pi K'(k)/K(k)}}$

Esta analogía es válida para el módulo complementario pitagórico:

${\displaystyle k'={\sqrt {1-k^{2}}}={\frac {\vartheta _{01}^{2}[0,q(k)]}{\vartheta _{00}^{2}[0,q(k)]}}\rightarrow q(k)=\mathrm {e} ^{-\pi K'(k)/K(k)}}$

donde están las funciones theta de Jacobi completas y es la integral elíptica completa de primer tipo con el módulo que se muestra en la fórmula anterior. Para las funciones theta completas son válidas estas definiciones introducidas por Sir Edmund Taylor Whittaker y George Neville Watson : ${\displaystyle \vartheta _{10},\theta _{00}}$ ${\displaystyle K(k)}$ ${\displaystyle k}$

${\displaystyle \vartheta _{00}(v;w)=\prod _{n=1}^{\infty }(1-w^{2n})[1+2\cos(2v)w^{2n-1}+w^{4n-2}]}$

${\displaystyle \vartheta _{01}(v;w)=\prod _{n=1}^{\infty }(1-w^{2n})[1-2\cos(2v)w^{2n-1}+w^{4n-2}]}$

${\displaystyle \vartheta _{10}(v;w)=2w^{1/4}\cos(v)\prod _{n=1}^{\infty }(1-w^{2n})[1+2\cos(2v)w^{2n}+w^{4n}]}$

Estas tres fórmulas de definición están escritas en la cuarta edición del libro Un curso de análisis moderno escrito por Whittaker y Watson en las páginas 469 y 470. El nomo se utiliza comúnmente como punto de partida para la construcción de la serie de Lambert , la q- series y, más generalmente, los q-analógicos . Es decir, la relación de semiperiodo se utiliza comúnmente como coordenada en el semiplano superior complejo , típicamente dotado de la métrica de Poincaré para obtener el modelo de semiplano de Poincaré . El nomo sirve entonces como coordenada en un disco perforado de radio unitario; está perforado porque no forma parte del disco (o mejor dicho, corresponde a ). Esto dota al disco perforado de la métrica de Poincaré. ${\displaystyle \tau }$ ${\displaystyle q=0}$ ${\displaystyle q=0}$ ${\displaystyle \tau \to \infty }$

El semiplano superior (y el disco de Poincaré y el disco perforado) pueden así revestirse con el dominio fundamental , que es la región de valores de la relación de semiperíodos (o de , o de y etc.) que determinan de forma única un mosaico del plano por paralelogramos . El mosaico se conoce como la simetría modular dada por el grupo modular . Algunas funciones que son periódicas en el semiplano superior se denominan funciones modulares ; el nomo, los semiperíodos, los trimestres o la relación de semiperíodos proporcionan diferentes parametrizaciones para estas funciones periódicas. ${\displaystyle \tau }$ ${\displaystyle q}$ ${\displaystyle K}$ ${\displaystyle iK'}$

La función modular prototípica es la j-invariante de Klein . Puede escribirse como una función de la relación de medio período τ o como una función del nomo . La expansión en serie en términos del nomo o del cuadrado del nomo (la expansión q ) está conectada con el monstruo de Fisher-Griess mediante una monstruosa luz de luna . ${\displaystyle q}$

La función de Euler surge como prototipo de la serie q en general.

El nomo, como el de serie q , surge entonces en la teoría de las álgebras de Lie afines , esencialmente porque (para decirlo poéticamente, pero no objetivamente) ^{[ cita requerida ]} esas álgebras describen las simetrías e isometrías de las superficies de Riemann . ${\displaystyle q}$

Dibujo de curvas

Cada valor real del intervalo se asigna a un número real entre el cero inclusive y el uno inclusive en la función nome . La función del nomo elíptico es simétrica axial con respecto al eje de ordenadas. De este modo: . La curva funcional del nomo pasa por el origen de coordenadas con pendiente cero y curvatura más un octavo. Para el intervalo de valor real, la función nome tiene una curva estricta hacia la izquierda. ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle [-1,1]}$ ${\displaystyle q(x)}$ ${\displaystyle q(x)=q(-x)}$ ${\displaystyle (-1,1)}$ ${\displaystyle q(x)}$

Derivados

La relación de Legendre se define así:

${\displaystyle K\,E'+E\,K'-K\,K'={\tfrac {1}{2}}\pi }$

Y como se describió anteriormente, la función de nombre elíptico tiene esta definición original: ${\displaystyle q(x)}$

${\displaystyle q(x)=\exp \left[-\pi \,{\frac {K({\sqrt {1-x^{2}}})}{K(x)}}\right]}$

Además, estas son las derivadas de las dos integrales elípticas completas:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}K(x)={\frac {1}{x(1-x^{2})}}{\bigl [}E(x)-(1-x^{2})K(x){\bigr ]}}$

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}E(x)=-{\frac {1}{x}}{\bigl [}K(x)-E(x){\bigr ]}}$

Por tanto, la derivada de la función nomo tiene la siguiente expresión:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,q(x)={\frac {\pi ^{2}}{2x(1-x^{2})K(x)^{2}}}\,q(x)}$

La segunda derivada se puede expresar de esta manera:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} ^{2}}{\mathrm {d} x^{2}}}\,q(x)={\frac {\pi ^{4}+2\pi ^{2}(1+x^{2})K(x)^{2}-4\pi ^{2}K(x)E(x)}{4x^{2}(1-x^{2})^{2}K(x)^{4}}}\,q(x)}$

Y esa es la tercera derivada:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} ^{3}}{\mathrm {d} x^{3}}}\,q(x)={\frac {\pi ^{6}+6\pi ^{4}(1+x^{2})K(x)^{2}-12\pi ^{4}K(x)E(x)+8\pi ^{2}(1+x^{2})^{2}K(x)^{4}-24\pi ^{2}(1+x^{2})K(x)^{3}E(x)+24\pi ^{2}K(x)^{2}E(x)^{2}}{8x^{3}(1-x^{2})^{3}K(x)^{6}}}\,q(x)}$

La integral elíptica completa de segundo tipo se define de la siguiente manera:

${\displaystyle E(x)=\int _{0}^{\pi /2}{\sqrt {1-x^{2}\sin(\varphi )^{2}}}\,\mathrm {d} \varphi =2\int _{0}^{1}{\frac {\sqrt {(y^{2}+1)^{2}-4x^{2}y^{2}}}{(y^{2}+1)^{2}}}\,\mathrm {d} y}$

La siguiente ecuación se deriva de estas ecuaciones eliminando la integral elíptica completa de segundo tipo:

${\displaystyle 3{\biggl [}{\frac {\mathrm {d} ^{2}}{\mathrm {d} x^{2}}}q(x){\biggr ]}^{2}-2{\biggl [}{\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}q(x){\biggr ]}{\biggl [}{\frac {\mathrm {d} ^{3}}{\mathrm {d} x^{3}}}q(x){\biggr ]}={\frac {\pi ^{8}-4\pi ^{4}(1+x^{2})^{2}K(x)^{4}}{16x^{4}(1-x^{2})^{4}K(x)^{8}}}q(x)^{2}}$

Por tanto, la siguiente ecuación diferencial cuartica de tercer orden es válida:

${\displaystyle x^{2}(1-x^{2})^{2}[2q(x)^{2}q'(x)q'''(x)-3q(x)^{2}q''(x)^{2}+q'(x)^{4}]=(1+x^{2})^{2}q(x)^{2}q'(x)^{2}}$

Series de MacLaurin y secuencias enteras

secuencia de kneser

Se da la derivada del Nomo Elíptico mencionado anteriormente:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,q(x)={\frac {\pi ^{2}}{2x(1-x^{2})K(x)^{2}}}\,q(x)}$

El factor externo con la integral K en el denominador que se muestra en esta ecuación es la derivada de la relación del período elíptico. La relación del período elíptico es el cociente de la integral K del módulo complementario pitagórico dividida por la integral K del módulo mismo. Y la secuencia de números enteros en la serie de MacLaurin de esa relación de período elíptico conduce directamente a la secuencia de números enteros de la serie del nomo elíptico.

El matemático alemán Adolf Kneser investigó la secuencia entera de la razón del período elíptico en su ensayo Neue Untersuchung einer Reihe aus der Theorie der elliptischen Funktionen y demostró que la función generadora de esta secuencia es una función elíptica. Otro matemático llamado Robert Fricke analizó esta secuencia de números enteros en su ensayo Die elliptischen Funktionen und ihre Anwendungen y describió los métodos de cálculo precisos utilizando esta secuencia mencionada. La secuencia entera de Kneser Kn(n) se puede construir de esta manera:

Ejemplos ejecutados:

La secuencia de Kneser aparece en la serie de Taylor de la razón de períodos (razón de medio período):

${\displaystyle {\frac {1}{4}}\ln {\bigl (}{\frac {16}{x^{2}}}{\bigr )}-{\frac {\pi \,K'(x)}{4\,K(x)}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {{\text{Kn}}(n)}{2^{4n-1}n}}\,x^{2n}}$

${\displaystyle {\color {limegreen}{\frac {1}{4}}\ln {\bigl (}{\frac {16}{x^{2}}}{\bigr )}-{\frac {\pi \,K'(x)}{4\,K(x)}}={\frac {\color {cornflowerblue}1}{8}}x^{2}+{\frac {\color {cornflowerblue}13}{256}}x^{4}+{\frac {\color {cornflowerblue}184}{6144}}x^{6}+{\frac {\color {cornflowerblue}2701}{131072}}x^{8}+{\frac {\color {cornflowerblue}40456}{2621440}}x^{10}+\ldots }}$

La derivada de esta ecuación luego conduce a esta ecuación que muestra la función generadora de la secuencia numérica de Kneser: ${\displaystyle x}$

${\displaystyle {\frac {\pi ^{2}}{8x(1-x^{2})K(x)^{2}}}-{\frac {1}{2x}}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {{\text{Kn}}(n)}{2^{4n-2}}}x^{2n-1}}$

${\displaystyle {\color {limegreen}{\frac {\pi ^{2}}{8x(1-x^{2})K(x)^{2}}}-{\frac {1}{2x}}={\frac {\color {cornflowerblue}1}{4}}x+{\frac {\color {cornflowerblue}13}{64}}x^{3}+{\frac {\color {cornflowerblue}184}{1024}}x^{5}+{\frac {\color {cornflowerblue}2701}{16384}}x^{7}+{\frac {\color {cornflowerblue}40456}{262144}}x^{9}+\ldots }}$

Este resultado aparece debido a la relación de Legendre en el numerador. ${\displaystyle K\,E'+E\,K'-K\,K'={\tfrac {1}{2}}\pi }$

Secuencia de Schellbach Schwarz

El matemático Karl Heinrich Schellbach descubrió la secuencia de números enteros que aparece en la serie de MacLaurin de la raíz cuarta de la función cociente del Nomo Elíptico dividida por la función cuadrado. Este científico ^[1] construyó detalladamente esta secuencia A002103 en su obra Die Lehre von den elliptischen Integralen und den Thetafunktionen . Especialmente en la página 60 de esta obra se anota una ruta de síntesis de esta secuencia en su obra. También el matemático alemán de Silesia Hermann Amandus Schwarz escribió en su obra Formeln und Lehrsätze zum Gebrauche der elliptischen Funktionen en el capítulo Berechnung der Grösse k en las páginas 54 a 56 que los números enteros se secuencian hacia abajo. Esta secuencia numérica de Schellbach Schwarz Sc(n) (OEIS: A002103) también fue analizada por los matemáticos Karl Theodor Wilhelm Weierstrass y Louis Melville Milne-Thomson en el siglo XX. El matemático Adolf Kneser determinó un método de síntesis para esta secuencia basándose en el siguiente patrón:

${\displaystyle {\text{Sc}}(n+1)={\frac {2}{n}}\sum _{m=1}^{n}{\text{Sc}}(m)\,{\text{Kn}}(n+1-m)}$

La secuencia de Schellbach Schwarz Sc(n) aparece en la enciclopedia en línea de secuencias numéricas con el número A002103 y la secuencia de Kneser Kn(n) aparece con el número A227503.

La siguiente tabla ^{[2] [3]} contiene los números de Kneser y los números de Schellbach Schwarz:

Y esta secuencia crea la serie MacLaurin del nomo elíptico ^{[4] [5] [6]} exactamente de esta manera:

${\displaystyle q(x)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {{\text{Sc}}(n)}{2^{4n-3}}}{\biggl (}{\frac {1-{\sqrt[{4}]{1-x^{2}}}}{1+{\sqrt[{4}]{1-x^{2}}}}}{\biggr )}^{4n-3}=x^{2}{\biggl \{}{\frac {1}{2}}+{\biggl [}\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {{\text{Sc}}(n+1)}{2^{4n+1}}}x^{2n}{\biggr ]}{\biggr \}}^{4}}$

${\displaystyle q(x)=x^{2}{\bigl (}{\color {limegreen}{\frac {\color {navy}1}{2}}+{\frac {\color {navy}2}{32}}x^{2}+{\frac {\color {navy}15}{512}}x^{4}+{\frac {\color {navy}150}{8192}}x^{6}+{\frac {\color {navy}1707}{131072}}x^{8}+\ldots }{\bigr )}^{4}}$

A continuación se muestra a modo de ejemplo cómo se construyen sucesivamente los números de Schellbach Schwarz. Para ello se utilizan los ejemplos con los números Sc(4) = 150, Sc(5) = 1707 y Sc(6) = 20910:

${\displaystyle \mathrm {Sc} (4)={\frac {2}{3}}\sum _{m=1}^{3}\mathrm {Sc} (m)\,\mathrm {Kn} (4-m)={\frac {2}{3}}{\bigl [}{\color {navy}\mathrm {Sc} (1)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (3)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (2)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (2)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (3)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (1)}{\bigr ]}}$

${\displaystyle {\color {navy}\mathrm {Sc} (4)}={\frac {2}{3}}{\bigl (}{\color {navy}1}\times {\color {cornflowerblue}184}+{\color {navy}2}\times {\color {cornflowerblue}13}+{\color {navy}15}\times {\color {cornflowerblue}1}{\bigr )}={\color {navy}150}}$

${\displaystyle \mathrm {Sc} (5)={\frac {2}{4}}\sum _{m=1}^{4}\mathrm {Sc} (m)\,\mathrm {Kn} (5-m)={\frac {2}{4}}{\bigl [}{\color {navy}\mathrm {Sc} (1)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (4)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (2)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (3)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (3)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (2)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (4)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (1)}{\bigr ]}}$

${\displaystyle {\color {navy}\mathrm {Sc} (5)}={\frac {2}{4}}{\bigl (}{\color {navy}1}\times {\color {cornflowerblue}2701}+{\color {navy}2}\times {\color {cornflowerblue}184}+{\color {navy}15}\times {\color {cornflowerblue}13}+{\color {navy}150}\times {\color {cornflowerblue}1}{\bigr )}={\color {navy}1707}}$

${\displaystyle \mathrm {Sc} (6)={\frac {2}{5}}\sum _{m=1}^{5}\mathrm {Sc} (m)\,\mathrm {Kn} (6-m)={\frac {2}{5}}{\bigl [}{\color {navy}\mathrm {Sc} (1)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (5)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (2)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (4)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (3)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (3)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (4)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (2)}+{\color {navy}\mathrm {Sc} (5)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (1)}{\bigr ]}}$

${\displaystyle {\color {navy}\mathrm {Sc} (6)}={\frac {2}{5}}{\bigl (}{\color {navy}1}\times {\color {cornflowerblue}40456}+{\color {navy}2}\times {\color {cornflowerblue}2701}+{\color {navy}15}\times {\color {cornflowerblue}184}+{\color {navy}150}\times {\color {cornflowerblue}13}+{\color {navy}1707}\times {\color {cornflowerblue}1}{\bigr )}={\color {navy}20910}}$

Secuencia de Kotěšovec

La serie MacLaurin de la función nome tiene exponentes pares y coeficientes positivos en todas las posiciones: ${\displaystyle q(x)}$

${\displaystyle q(x)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\operatorname {Kt} (n)}{16^{n}}}\,x^{2n}}$

Y la suma con los mismos valores absolutos de los coeficientes pero con signos alternos genera esta función:

${\displaystyle q{\bigl [}x(x^{2}+1)^{-1/2}{\bigr ]}=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {(-1)^{n+1}\operatorname {Kt} (n)}{16^{n}}}\,x^{2n}}$

El radio de convergencia de esta serie de Maclaurin es 1. Aquí (OEIS A005797) hay una secuencia de números exclusivamente naturales para todos los números naturales y esta secuencia de números enteros no es elemental. Esta secuencia de números fue investigada por el matemático checo y compositor de ajedrez mágico Václav Kotěšovec, nacido en 1956. En la siguiente sección se mostrarán dos formas de construir esta secuencia de números enteros. ${\displaystyle \operatorname {Kt} (n)}$ ${\displaystyle \operatorname {Kt} (n)\in \mathbb {N} }$ ${\displaystyle n\in \mathbb {N} }$ ${\displaystyle \operatorname {Kt} (n)}$

Método de construcción con números de Kneser.

Los números de Kotěšovec se generan de la misma manera que se construyen los números de Schellbach Schwarz:

La única diferencia consiste en el hecho de que esta vez el factor antes de la suma en esta fórmula análoga correspondiente ya no es , sino que en su lugar: ${\displaystyle {\frac {2}{n}}}$ ${\displaystyle {\frac {8}{n}}}$

${\displaystyle {\text{Kt}}(n+1)={\frac {8}{n}}\sum _{m=1}^{n}{\text{Kt}}(m)\,{\text{Kn}}(n+1-m)}$

La siguiente tabla contiene los números de Schellbach Schwarz, los números de Kneser y los números de Apéry:

A continuación se muestra a modo de ejemplo cómo se construyen sucesivamente los números de Schellbach Schwarz. Para ello se utilizan los ejemplos con los números Kt(4) = 992, Kt(5) = 12514 y Kt(6) = 164688:

${\displaystyle \mathrm {Kt} (4)={\frac {8}{3}}\sum _{m=1}^{3}\mathrm {Kt} (m)\,\mathrm {Kn} (4-m)={\frac {8}{3}}{\bigl [}{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (1)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (3)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (2)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (2)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (3)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (1)}{\bigr ]}}$

${\displaystyle {\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (4)}={\frac {8}{3}}{\bigl (}{\color {ForestGreen}1}\times {\color {cornflowerblue}184}+{\color {ForestGreen}8}\times {\color {cornflowerblue}13}+{\color {ForestGreen}84}\times {\color {cornflowerblue}1}{\bigr )}={\color {ForestGreen}992}}$

${\displaystyle \mathrm {Kt} (5)={\frac {8}{4}}\sum _{m=1}^{4}\mathrm {Kt} (m)\,\mathrm {Kn} (5-m)={\frac {8}{4}}{\bigl [}{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (1)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (4)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (2)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (3)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (3)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (2)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (4)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (1)}{\bigr ]}}$

${\displaystyle {\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (5)}={\frac {8}{4}}{\bigl (}{\color {ForestGreen}1}\times {\color {cornflowerblue}2701}+{\color {ForestGreen}8}\times {\color {cornflowerblue}184}+{\color {ForestGreen}84}\times {\color {cornflowerblue}13}+{\color {ForestGreen}992}\times {\color {cornflowerblue}1}{\bigr )}={\color {ForestGreen}12514}}$

${\displaystyle \mathrm {Kt} (6)={\frac {8}{5}}\sum _{m=1}^{5}\mathrm {Kt} (m)\,\mathrm {Kn} (6-m)={\frac {8}{5}}{\bigl [}{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (1)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (5)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (2)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (4)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (3)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (3)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (4)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (2)}+{\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (5)}\,{\color {cornflowerblue}\mathrm {Kn} (1)}{\bigr ]}}$

${\displaystyle {\color {ForestGreen}\mathrm {Kt} (6)}={\frac {8}{5}}{\bigl (}{\color {ForestGreen}1}\times {\color {cornflowerblue}40456}+{\color {ForestGreen}8}\times {\color {cornflowerblue}2701}+{\color {ForestGreen}84}\times {\color {cornflowerblue}184}+{\color {ForestGreen}992}\times {\color {cornflowerblue}13}+{\color {ForestGreen}12514}\times {\color {cornflowerblue}1}{\bigr )}={\color {ForestGreen}164688}}$

Entonces se puede generar la serie MacLaurin del Elliptic Nome directo:

${\displaystyle q(x)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {{\text{Kt}}(n)}{16^{n}}}\,x^{2n}}$

${\displaystyle q(x)={\color {limegreen}{\frac {\color {ForestGreen}1}{16}}x^{2}+{\frac {\color {ForestGreen}8}{256}}x^{4}+{\frac {\color {ForestGreen}84}{4096}}x^{6}+{\frac {\color {ForestGreen}992}{65536}}x^{8}+{\frac {\color {ForestGreen}12514}{1048576}}x^{10}+\ldots }}$

Método de construcción con números de Apéry.

Añadiendo otra secuencia de números enteros que denota una secuencia de Apéry especialmente modificada (OEIS A036917), se puede generar la secuencia de los números de Kotěšovec . El valor inicial de la secuencia es el valor y los siguientes valores de esta secuencia se generan con esas dos fórmulas que son válidas para todos los números : ${\displaystyle \operatorname {Ap} (n)}$ ${\displaystyle \operatorname {Kt} (n)}$ ${\displaystyle \operatorname {Kt} (n)}$ ${\displaystyle \operatorname {Kt} (1)=1}$ ${\displaystyle n\in \mathbb {N} }$

${\displaystyle \operatorname {Kt} (n+1)={\frac {1}{n}}\sum _{m=1}^{n}m\operatorname {Kt} (m)[16\operatorname {Ap} (n+1-m)-\operatorname {Ap} (n+2-m)]}$

${\displaystyle \operatorname {Ap} (n)=\sum _{a=0}^{n-1}{\binom {2a}{a}}^{2}{\binom {2n-2-2a}{n-1-a}}^{2}}$

Esta fórmula también crea la secuencia de Kotěšovec, pero solo crea los números de secuencia de índices pares:

${\displaystyle \operatorname {Kt} (2n)={\frac {1}{2}}\sum _{m=1}^{2n-1}(-1)^{2n-m+1}16^{2n-m}{\binom {2n-1}{m-1}}\operatorname {Kt} (m)}$

La secuencia de Apéry fue investigada especialmente por los matemáticos Sun Zhi-Hong y Reinhard Zumkeller. Y esa secuencia genera el cuadrado de la integral elíptica completa de primer tipo: ${\displaystyle \operatorname {Ap} (n)}$

${\displaystyle 4\pi ^{-2}K(x)^{2}=1+\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {\operatorname {Ap} (n+1)x^{2n}}{16^{n}}}}$

Los primeros valores numéricos de los coeficientes binomiales centrales y las dos secuencias numéricas descritas se enumeran en la siguiente tabla:

Václav Kotěšovec escribió la secuencia numérica en la Enciclopedia en línea de secuencias enteras hasta el número setecientos de secuencia. ${\displaystyle \operatorname {Kt} (n)}$

Aquí se calcula un ejemplo de la secuencia de Kotěšovec:

Valores de función

Las dos listas siguientes contienen muchos valores de función de la función nome:

La primera lista muestra pares de valores con módulos mutuamente complementarios pitagóricos:

${\displaystyle q({\tfrac {1}{2}}{\sqrt {2}})=\exp(-\pi )}$

${\displaystyle q[{\tfrac {1}{4}}({\sqrt {6}}-{\sqrt {2}})]=\exp(-{\sqrt {3}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[{\tfrac {1}{4}}({\sqrt {6}}+{\sqrt {2}})]=\exp(-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt {3}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl \{}\sin {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arcsin({\sqrt {5}}-2){\bigr ]}{\bigr \}}=\exp(-{\sqrt {5}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl \{}\cos {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arcsin({\sqrt {5}}-2){\bigr ]}{\bigr \}}=\exp(-{\tfrac {1}{5}}{\sqrt {5}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[{\tfrac {1}{8}}(3{\sqrt {2}}-{\sqrt {14}})]=\exp(-{\sqrt {7}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[{\tfrac {1}{8}}(3{\sqrt {2}}+{\sqrt {14}})]=\exp(-{\tfrac {1}{7}}{\sqrt {7}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[{\tfrac {1}{2}}({\sqrt {3}}-1)({\sqrt {2}}-{\sqrt[{4}]{3}})]=\exp(-3\pi )}$

${\displaystyle q[{\tfrac {1}{2}}({\sqrt {3}}-1)({\sqrt {2}}+{\sqrt[{4}]{3}})]=\exp(-{\tfrac {1}{3}}\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl [}{\tfrac {1}{16}}{\bigl (}{\sqrt {22}}+3{\sqrt {2}}{\bigr )}{\bigl (}{\tfrac {1}{3}}{\sqrt[{3}]{6{\sqrt {3}}+2{\sqrt {11}}}}-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt[{3}]{6{\sqrt {3}}-2{\sqrt {11}}}}+{\tfrac {1}{3}}{\sqrt {11}}-1{\bigr )}^{4}{\bigr ]}=\exp(-{\sqrt {11}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl [}{\tfrac {1}{16}}{\bigl (}{\sqrt {22}}-3{\sqrt {2}}{\bigr )}{\bigl (}{\tfrac {1}{3}}{\sqrt[{3}]{6{\sqrt {3}}+2{\sqrt {11}}}}-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt[{3}]{6{\sqrt {3}}-2{\sqrt {11}}}}+{\tfrac {1}{3}}{\sqrt {11}}+1{\bigr )}^{4}{\bigr ]}=\exp(-{\tfrac {1}{11}}{\sqrt {11}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl \{}\sin {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arcsin(5{\sqrt {13}}-18){\bigr ]}{\bigr \}}=\exp(-{\sqrt {13}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl \{}\cos {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arcsin(5{\sqrt {13}}-18){\bigr ]}{\bigr \}}=\exp(-{\tfrac {1}{13}}{\sqrt {13}}\,\pi )}$

La segunda lista muestra pares de valores con módulos mutuamente tangencialmente complementarios:

${\displaystyle q({\sqrt {2}}-1)=\exp(-{\sqrt {2}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[(2-{\sqrt {3}})({\sqrt {3}}-{\sqrt {2}})]=\exp(-{\sqrt {6}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[(2-{\sqrt {3}})({\sqrt {3}}+{\sqrt {2}})]=\exp(-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt {6}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[({\sqrt {10}}-3)({\sqrt {2}}-1)^{2}]=\exp(-{\sqrt {10}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[({\sqrt {10}}-3)({\sqrt {2}}+1)^{2}]=\exp(-{\tfrac {1}{5}}{\sqrt {10}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl [}{\tfrac {1}{16}}{\sqrt {2{\sqrt {2}}-{\sqrt {7}}}}\,(3{\sqrt {2}}-{\sqrt {14}})({\sqrt {2{\sqrt {2}}+1}}-1)^{4}{\bigr ]}=\exp(-{\sqrt {14}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl [}{\tfrac {1}{16}}{\sqrt {2{\sqrt {2}}+{\sqrt {7}}}}\,(3{\sqrt {2}}+{\sqrt {14}})({\sqrt {2{\sqrt {2}}+1}}-1)^{4}{\bigr ]}=\exp(-{\tfrac {1}{7}}{\sqrt {14}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[(2-{\sqrt {3}})^{2}({\sqrt {2}}-1)^{3}]=\exp(-3{\sqrt {2}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[(2+{\sqrt {3}})^{2}({\sqrt {2}}-1)^{3}]=\exp(-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt {2}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[(10-3{\sqrt {11}})(3{\sqrt {11}}-7{\sqrt {2}})]=\exp(-{\sqrt {22}}\,\pi )}$

${\displaystyle q[(10-3{\sqrt {11}})(3{\sqrt {11}}+7{\sqrt {2}})]=\exp(-{\tfrac {1}{11}}{\sqrt {22}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl \{}({\sqrt {26}}+5)({\sqrt {2}}-1)^{2}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{4}}\pi -\arctan({\tfrac {1}{3}}{\sqrt[{3}]{3{\sqrt {3}}+{\sqrt {26}}}}-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt[{3}]{3{\sqrt {3}}-{\sqrt {26}}}}+{\tfrac {1}{6}}{\sqrt {26}}-{\tfrac {1}{2}}{\sqrt {2}}){\bigr ]}^{4}{\bigr \}}=\exp(-{\sqrt {26}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl \{}({\sqrt {26}}+5)({\sqrt {2}}+1)^{2}\tan {\bigl [}\arctan({\tfrac {1}{3}}{\sqrt[{3}]{3{\sqrt {3}}+{\sqrt {26}}}}-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt[{3}]{3{\sqrt {3}}-{\sqrt {26}}}}+{\tfrac {1}{6}}{\sqrt {26}}+{\tfrac {1}{2}}{\sqrt {2}})-{\tfrac {1}{4}}\pi {\bigr ]}^{4}{\bigr \}}=\exp(-{\tfrac {1}{13}}{\sqrt {26}}\,\pi )}$

A continuación se muestran cuartetos de valores relacionados:

Sumas y productos

Serie de suma

El nomo elíptico fue explorado por Richard Dedekind y esta función es el fundamento de la teoría de las funciones eta y sus funciones relacionadas. El nomo elíptico es el punto inicial de la construcción de la serie de Lambert . En la función theta de Carl Gustav Jacobi, el nombre de abscisa se asigna a combinaciones algebraicas de la media geométrica aritmética y también a la integral elíptica completa del primer tipo. Muchas series infinitas ^[7] se pueden describir fácilmente en términos del nomo elíptico:

${\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }q(x)^{\Box (n)}={\tfrac {1}{2}}\vartheta _{00}[q(x)]-{\tfrac {1}{2}}={\tfrac {1}{2}}{\sqrt {2\pi ^{-1}K(x)}}-{\tfrac {1}{2}}={\tfrac {1}{2}}\operatorname {agm} (1-x;1+x)^{-1/2}-{\tfrac {1}{2}}}$

${\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }q(x)^{\Box (2n-1)}={\tfrac {1}{4}}\vartheta _{00}[q(x)]-{\tfrac {1}{4}}\vartheta _{01}[q(x)]={\tfrac {1}{4}}(1-{\sqrt[{4}]{1-x^{2}}}){\sqrt {2\pi ^{-1}K(x)}}}$

${\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {2q(x)^{n}}{q(x)^{2n}+1}}={\tfrac {1}{2}}\vartheta _{00}[q(x)]^{2}-{\tfrac {1}{2}}=\pi ^{-1}K(x)-{\tfrac {1}{2}}}$

${\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\frac {2q(x)^{2n-1}}{q(x)^{4n-2}+1}}={\tfrac {1}{4}}\vartheta _{00}[q(x)]^{2}-{\tfrac {1}{4}}\vartheta _{01}[q(x)]^{2}={\tfrac {1}{2}}(1-{\sqrt {1-x^{2}}})\pi ^{-1}K(x)}$

${\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }\Box (n)q(x)^{\Box (n)}=2^{-1/2}\pi ^{-5/2}K(x)^{3/2}[E(x)-(1-x^{2})K(x)]}$

${\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\biggl [}{\frac {2q(x)^{n}}{1+q(x)^{2n}}}{\biggr ]}^{2}=2\pi ^{-2}E(x)K(x)-{\tfrac {1}{2}}}$

${\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }{\biggl [}{\frac {2q(x)^{n}}{1-q(x)^{2n}}}{\biggr ]}^{2}={\tfrac {2}{3}}\pi ^{-2}(2-x^{2})K(x)^{2}-2\pi ^{-2}K(x)E(x)+{\tfrac {1}{6}}}$

El cuadrilátero representa el número cuadrado de índice  n , porque en esta forma de notación los dos en el exponente del exponente parecerían demasiado pequeños. Entonces esta fórmula es válida: ${\displaystyle \Box (n)=n^{2}}$

La letra describe la integral elíptica completa del segundo tipo, que es el cuarto de periferia de una elipse en relación al semieje mayor de la elipse con la excentricidad numérica como valor de abscisa. ${\displaystyle \operatorname {E} (\varepsilon )}$ ${\displaystyle \varepsilon }$

Producción en serie

Las dos funciones theta más importantes se pueden definir mediante las siguientes series de productos:

${\displaystyle \prod _{n=1}^{\infty }[1-q(x)^{2n}][1+q(x)^{2n-1}]^{2}=\vartheta _{00}[q(x)]={\sqrt {2\pi ^{-1}K(x)}}}$

${\displaystyle \prod _{n=1}^{\infty }[1-q(x)^{2n}][1-q(x)^{2n-1}]^{2}=\vartheta _{01}[q(x)]={\sqrt[{4}]{1-x^{2}}}{\sqrt {2\pi ^{-1}K(x)}}}$

Además, estos dos productos Pochhammer tienen esas dos relaciones:

${\displaystyle q(\varepsilon )[q(\varepsilon );q(\varepsilon )]_{\infty }^{24}=256\,\varepsilon ^{2}(1-\varepsilon ^{2})^{4}\pi ^{-{12}}K(\varepsilon )^{12}}$

${\displaystyle \varepsilon ^{2}[q(\varepsilon );q(\varepsilon )^{2}]_{\infty }^{24}=16\,(1-\varepsilon ^{2})^{2}q(\varepsilon )}$

Los productos de Pochhammer tienen un papel importante en el teorema de los números pentagonales y su derivación.

Relación con otras funciones

Integrales elípticas completas

La función nome se puede utilizar para la definición de integrales elípticas completas de primer y segundo tipo:

${\displaystyle K(\varepsilon )={\tfrac {1}{2}}\pi \,\vartheta _{00}[q(\varepsilon )]^{2}}$

${\displaystyle E(\varepsilon )=2\pi q(\varepsilon )\,\vartheta _{00}'[q(\varepsilon )]\vartheta _{00}[q(\varepsilon )]^{-3}+{\tfrac {1}{2}}\pi (1-\varepsilon ^{2})\,\vartheta _{00}[q(\varepsilon )]^{2}}$

En este caso, el guión en la posición del exponente representa la derivada de la llamada función de valor theta cero:

${\displaystyle \vartheta _{00}'(x)={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,\vartheta _{00}(x)=2+\sum _{n=1}^{\infty }2(n+1)^{2}x^{n(n+2)}}$

Definiciones de funciones de Jacobi

Las funciones elípticas Zeta Amplitudinis y Delta Amplitudinis se pueden definir fácilmente con la función elíptica nome ^{[8] :}

${\displaystyle \operatorname {zn} (x;k)=\sum _{n=1}^{\infty }{\frac {2\pi K(k)^{-1}\sin[\pi K(k)^{-1}x]q(k)^{2n-1}}{1-2\cos[\pi K(k)^{-1}x]q(k)^{2n-1}+q(k)^{4n-2}}}}$

${\displaystyle \operatorname {dn} (x;k)={\sqrt[{4}]{1-k^{2}}}\prod _{n=1}^{\infty }{\frac {1+2\cos[\pi K(k)^{-1}x]q(k)^{2n-1}+q(k)^{4n-2}}{1-2\cos[\pi K(k)^{-1}x]q(k)^{2n-1}+q(k)^{4n-2}}}}$

Usando la raíz cuarta del cociente del nomo dividido por la función cuadrado como se mencionó anteriormente, se pueden configurar las siguientes definiciones de series de productos ^[9] para Amplitud Seno, Contraamplitud Seno y Amplitud Coseno de esta manera:

${\displaystyle \operatorname {sn} (x;k)=2{\sqrt[{4}]{k^{-2}q(k)}}\,\sin[{\tfrac {1}{2}}\pi K(k)^{-1}x]\prod _{n=1}^{\infty }{\frac {1-2q(k)^{2n}\cos[\pi K(k)^{-1}x]+q(k)^{4n}}{1-2q(k)^{2n-1}\cos[\pi K(k)^{-1}x]+q(k)^{4n-2}}}}$

${\displaystyle \operatorname {cd} (x;k)=2{\sqrt[{4}]{k^{-2}q(k)}}\,\cos[{\tfrac {1}{2}}\pi K(k)^{-1}x]\prod _{n=1}^{\infty }{\frac {1+2q(k)^{2n}\cos[\pi K(k)^{-1}x]+q(k)^{4n}}{1+2q(k)^{2n-1}\cos[\pi K(k)^{-1}x]+q(k)^{4n-2}}}}$

${\displaystyle \operatorname {cn} (x;k)=2{\sqrt[{4}]{k^{-2}(1-k^{2})\,q(k)}}\,\cos[{\tfrac {1}{2}}\pi K(k)^{-1}x]\prod _{n=1}^{\infty }{\frac {1+2q(k)^{2n}\cos[\pi K(k)^{-1}x]+q(k)^{4n}}{1-2q(k)^{2n-1}\cos[\pi K(k)^{-1}x]+q(k)^{4n-2}}}}$

Estas cinco fórmulas son válidas para todos los valores k desde −1 hasta +1.

Entonces es posible seguir la definición sucesiva de las otras funciones de Jacobi:

${\displaystyle \operatorname {sn} (x;k)={\frac {2\{\operatorname {zn} ({\tfrac {1}{2}}x;k)+\operatorname {zn} [K(k)-{\tfrac {1}{2}}x;k]\}}{k^{2}+\{\operatorname {zn} ({\tfrac {1}{2}}x;k)+\operatorname {zn} [K(k)-{\tfrac {1}{2}}x;k]\}^{2}}}}$

${\displaystyle \operatorname {cd} (x;k)=\operatorname {sn} [K(k)-x;k]}$

${\displaystyle \operatorname {cn} (x;k)=\operatorname {cd} (x;k)\operatorname {dn} (x;k)}$

${\displaystyle \operatorname {dn} (x;k)={\frac {k^{2}-\{\operatorname {zn} ({\tfrac {1}{2}}x;k)+\operatorname {zn} [K(k)-{\tfrac {1}{2}}x;k]\}^{2}}{k^{2}+\{\operatorname {zn} ({\tfrac {1}{2}}x;k)+\operatorname {zn} [K(k)-{\tfrac {1}{2}}x;k]\}^{2}}}}$

La definición del producto de la amplitud seno fue escrita en el ensayo π y AGM de los hermanos Borwein en la página 60 y esta fórmula se basa en la definición de la función theta de Whittaker y Watson.

Identidades de funciones de amplitud de Jacobi

En combinación con las funciones theta, el nomo proporciona los valores de muchos valores de la función de amplitud de Jacobi:

${\displaystyle \operatorname {sc} [{\tfrac {2}{3}}K(k);k]={\frac {{\sqrt {3}}\,\vartheta _{01}[q(k)^{6}]}{{\sqrt {1-k^{2}}}\,\vartheta _{01}[q(k)^{2}]}}}$

${\displaystyle \operatorname {sn} [{\tfrac {1}{3}}K(k);k]={\frac {2\vartheta _{00}[q(k)]^{2}}{3\vartheta _{00}[q(k)^{3}]^{2}+\vartheta _{00}[q(k)]^{2}}}={\frac {3\vartheta _{01}[q(k)^{3}]^{2}-\vartheta _{01}[q(k)]^{2}}{3\vartheta _{01}[q(k)^{3}]^{2}+\vartheta _{01}[q(k)]^{2}}}}$

${\displaystyle \operatorname {cn} [{\tfrac {2}{3}}K(k);k]={\frac {3\vartheta _{00}[q(k)^{3}]^{2}-\vartheta _{00}[q(k)]^{2}}{3\vartheta _{00}[q(k)^{3}]^{2}+\vartheta _{00}[q(k)]^{2}}}={\frac {2\vartheta _{01}[q(k)]^{2}}{3\vartheta _{01}[q(k)^{3}]^{2}+\vartheta _{01}[q(k)]^{2}}}}$

${\displaystyle \operatorname {sn} [{\tfrac {1}{5}}K(k);k]={\biggl \{}{\frac {{\sqrt {5}}\,\vartheta _{01}[q(k)^{5}]}{\vartheta _{01}[q(k)]}}-1{\biggr \}}{\biggl \{}{\frac {5\vartheta _{01}[q(k)^{10}]^{2}}{\vartheta _{01}[q(k)^{2}]^{2}}}-1{\biggr \}}^{-1}}$

${\displaystyle \operatorname {sn} [{\tfrac {3}{5}}K(k);k]={\biggl \{}{\frac {{\sqrt {5}}\,\vartheta _{01}[q(k)^{5}]}{\vartheta _{01}[q(k)]}}+1{\biggr \}}{\biggl \{}{\frac {5\vartheta _{01}[q(k)^{10}]^{2}}{\vartheta _{01}[q(k)^{2}]^{2}}}-1{\biggr \}}^{-1}}$

${\displaystyle \operatorname {cn} [{\tfrac {2}{5}}K(k);k]={\biggl \{}{\frac {{\sqrt {5}}\,\vartheta _{00}[q(k)^{5}]}{\vartheta _{00}[q(k)]}}+1{\biggr \}}{\biggl \{}{\frac {5\vartheta _{01}[q(k)^{10}]^{2}}{\vartheta _{01}[q(k)^{2}]^{2}}}-1{\biggr \}}^{-1}}$

${\displaystyle \operatorname {cn} [{\tfrac {4}{5}}K(k);k]={\biggl \{}{\frac {{\sqrt {5}}\,\vartheta _{00}[q(k)^{5}]}{\vartheta _{00}[q(k)]}}-1{\biggr \}}{\biggl \{}{\frac {5\vartheta _{01}[q(k)^{10}]^{2}}{\vartheta _{01}[q(k)^{2}]^{2}}}-1{\biggr \}}^{-1}}$

La abreviatura sc describe el cociente del seno de amplitud dividido por el coseno de amplitud.

Teoremas e identidades

Derivación del teorema del nomo cuadrado

La ley del cuadrado del sustantivo elíptico implica formar el módulo hijo de Landen :

El módulo hijo de Landen es también la contraparte tangencial de la contraparte pitagórica del módulo madre.

Ejemplos del teorema del nomo cuadrado

El módulo hijo de Landen ^{[10] [11]} es idéntico al opuesto tangencial del opuesto pitagórico del módulo madre.

A continuación se mostrarán tres ejemplos:

Ejemplos mostrados trigonométricamente:

${\displaystyle \exp(-2{\sqrt {3}}\,\pi )=\exp(-{\sqrt {3}}\,\pi )^{2}=q{\bigl [}\sin({\tfrac {1}{12}}\pi ){\bigr ]}^{2}=q{\bigl [}\tan({\tfrac {1}{24}}\pi )^{2}{\bigr ]}}$

${\displaystyle \exp(-2{\sqrt {5}}\,\pi )=\exp(-{\sqrt {5}}\,\pi )^{2}=q{\bigl \{}\sin {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arcsin({\sqrt {5}}-2){\bigr ]}{\bigr \}}^{2}=q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{4}}\arcsin({\sqrt {5}}-2){\bigr ]}^{2}{\bigr \}}}$

${\displaystyle \exp(-2{\sqrt {7}}\,\pi )=\exp(-{\sqrt {7}}\,\pi )^{2}=q{\bigl \{}\sin {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arcsin({\tfrac {1}{8}}){\bigr ]}{\bigr \}}^{2}=q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{4}}\arcsin({\tfrac {1}{8}}){\bigr ]}^{2}{\bigr \}}}$

${\displaystyle \exp(-2{\sqrt {13}}\,\pi )=\exp(-{\sqrt {13}}\,\pi )^{2}=q{\bigl \{}\sin {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arcsin(5{\sqrt {13}}-18){\bigr ]}{\bigr \}}^{2}=q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{4}}\arcsin(5{\sqrt {13}}-18){\bigr ]}^{2}{\bigr \}}}$

Ejemplos mostrados hiperbólicamente:

${\displaystyle \exp(-2{\sqrt {6}}\,\pi )=\exp(-{\sqrt {6}}\,\pi )^{2}=}$

${\displaystyle =q{\biggl \langle }\operatorname {tanh} {\bigl \{}{\tfrac {1}{2}}\operatorname {arsinh} {\bigl [}({\sqrt {2}}-1)^{2}{\bigr ]}{\bigr \}}{\biggr \rangle }^{2}=q{\biggl \langle }\operatorname {tanh} {\bigl \{}{\tfrac {1}{4}}\operatorname {arsinh} {\bigl [}({\sqrt {2}}-1)^{2}{\bigr ]}{\bigr \}}^{2}{\biggr \rangle }}$

${\displaystyle \exp(-2{\sqrt {10}}\,\pi )=\exp(-{\sqrt {10}}\,\pi )^{2}=}$

${\displaystyle =q{\biggl \langle }\operatorname {tanh} {\bigl \{}{\tfrac {1}{2}}\operatorname {arsinh} {\bigl [}({\sqrt {5}}-2)^{2}{\bigr ]}{\bigr \}}{\biggr \rangle }^{2}=q{\biggl \langle }\operatorname {tanh} {\bigl \{}{\tfrac {1}{4}}\operatorname {arsinh} {\bigl [}({\sqrt {5}}-2)^{2}{\bigr ]}{\bigr \}}^{2}{\biggr \rangle }}$

${\displaystyle \exp(-2{\sqrt {14}}\,\pi )=\exp(-{\sqrt {14}}\,\pi )^{2}=}$

${\displaystyle =q{\biggl \langle }\operatorname {tanh} {\bigl \{}{\tfrac {1}{2}}\operatorname {arsinh} {\bigl [}({\sqrt {2}}+{\tfrac {1}{2}}-{\tfrac {1}{2}}{\sqrt {4{\sqrt {2}}+5}})^{3}{\bigr ]}{\bigr \}}{\biggr \rangle }^{2}=q{\biggl \langle }\operatorname {tanh} {\bigl \{}{\tfrac {1}{4}}\operatorname {arsinh} {\bigl [}({\sqrt {2}}+{\tfrac {1}{2}}-{\tfrac {1}{2}}{\sqrt {4{\sqrt {2}}+5}})^{3}{\bigr ]}{\bigr \}}^{2}{\biggr \rangle }}$

${\displaystyle \exp(-2{\sqrt {22}}\,\pi )=\exp(-{\sqrt {22}}\,\pi )^{2}=}$

${\displaystyle =q{\biggl \langle }\operatorname {tanh} {\bigl \{}{\tfrac {1}{2}}\operatorname {arsinh} {\bigl [}({\sqrt {2}}-1)^{6}{\bigr ]}{\bigr \}}{\biggr \rangle }^{2}=q{\biggl \langle }\operatorname {tanh} {\bigl \{}{\tfrac {1}{4}}\operatorname {arsinh} {\bigl [}({\sqrt {2}}-1)^{6}{\bigr ]}{\bigr \}}^{2}{\biggr \rangle }}$

Derivación del teorema del cubo nomo parametrizado

No sólo la ley del cuadrado sino también la ley del cubo del nomo elíptico conducen a una transformación de módulo elemental. Esta fórmula parametrizada para el cubo del sustantivo elíptico es válida para todos los valores −1 < u < 1.

Esta fórmula se mostró exactamente así y esta vez no se imprimió exactamente después de la expresión con la alineación principal en el módulo madre, porque esta fórmula contiene una formulación larga. Y en la fórmula que se muestra ahora con el parámetro , surge una fórmula muy simplificada. ${\displaystyle \varepsilon }$ ${\displaystyle u}$

Derivación del teorema del cubo de nomo directo

Sobre la base de la prueba ahora absuelta se generará una fórmula directa para el teorema del cubo nomo en relación con el módulo y en combinación con el seno de amplitud de Jacobi : ${\displaystyle \varepsilon }$

Los trabajos Soluciones analíticas de ecuaciones algebraicas de Johansson y Evaluación de módulos singulares elípticos de quinto grado de Bagis mostraron en sus trabajos citados que el seno de amplitud de Jacobi de la tercera parte de la integral completa de primer tipo K resuelve la siguiente ecuación de cuarto grado:

${\displaystyle \varepsilon ^{2}x^{4}-2\varepsilon ^{2}x^{3}+2x-1=0}$

${\displaystyle x={\text{sn}}{\bigl [}{\tfrac {1}{3}}K(\varepsilon );\varepsilon {\bigr ]}}$

Ahora se inserta en esta ecuación la parametrización mencionada anteriormente:

${\displaystyle \varepsilon =u({\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1)}$

${\displaystyle u^{2}({\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1)^{2}(x^{4}-2x^{3})+2x-1=0}$

Esta es la solución real del patrón de esa ecuación de cuarto grado: ${\displaystyle {\tfrac {1}{2}}<x<1\,\cap \,x\in \mathbb {R} }$

${\displaystyle x={\frac {1}{{\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1}}}$

Por lo tanto, la siguiente fórmula es válida:

${\displaystyle {\text{sn}}{\bigl [}{\tfrac {1}{3}}K(\varepsilon );\varepsilon {\bigr ]}{\bigl [}\varepsilon =u({\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1){\bigr ]}={\frac {1}{{\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1}}}$

La fórmula del cubo nome parametrizado tiene esta forma mencionada:

${\displaystyle q{\bigl [}u({\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1){\bigr ]}^{3}=q{\bigl [}u({\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}+u^{2}-1){\bigr ]}}$

La misma fórmula se puede diseñar de esta forma alternativa:

${\displaystyle q{\bigl [}u({\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1){\bigr ]}^{3}=q{\bigl \{}{\bigl [}u({\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1){\bigr ]}^{3}{\bigl (}{\sqrt {u^{4}-u^{2}+1}}-u^{2}+1{\bigr )}^{-4}{\bigr \}}}$

Entonces este resultado aparece como el teorema del cubo de nombre directo:

${\displaystyle q(\varepsilon )^{3}=q{\bigl \{}\varepsilon ^{3}{\text{sn}}{\bigl [}{\tfrac {1}{3}}K(\varepsilon );\varepsilon {\bigr ]}^{4}{\bigr \}}}$

Ejemplos del teorema del cubo nomo

Alternativamente, se puede configurar esta fórmula:

La fórmula que ahora se presenta se utiliza para cálculos simplificados, porque el módulo elíptico dado se puede utilizar para determinar el valor de una manera sencilla. El valor se puede evocar tomando la duplicación tangente del módulo y luego sacando la raíz cúbica del mismo para obtener el valor de parametrización directamente. ${\displaystyle t}$ ${\displaystyle t}$ ${\displaystyle t}$

Hay que tratar dos ejemplos de manera ejemplar:

En el primer ejemplo, se inserta el valor : ${\displaystyle t=1}$

${\displaystyle {\color {blue}\exp(-3{\sqrt {2}}\,\pi )}=\exp(-{\sqrt {2}}\,\pi )^{3}=q({\sqrt {2}}-1)^{3}=q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arctan(1){\bigr ]}{\bigr \}}^{3}=}$

${\displaystyle =q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arctan(1){\bigr ]}^{3}\tan {\bigl [}\arctan({\sqrt {3}}+{\sqrt {2}})-{\tfrac {1}{4}}\pi {\bigr ]}^{4}{\bigr \}}={\color {blue}q{\bigl [}({\sqrt {2}}-1)^{3}({\tfrac {1}{2}}{\sqrt {6}}-{\tfrac {1}{2}}{\sqrt {2}})^{4}{\bigr ]}}}$

En el segundo ejemplo, se inserta el valor : ${\displaystyle t=\Phi ^{-2}={\tfrac {1}{2}}(3-{\sqrt {5}})}$

${\displaystyle {\color {blue}\exp(-3{\sqrt {10}}\,\pi )}=\exp(-{\sqrt {10}}\,\pi )^{3}=q{\bigl [}({\sqrt {10}}-3)({\sqrt {2}}-1)^{2}{\bigr ]}^{3}=q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arctan(\Phi ^{-6}){\bigr ]}{\bigr \}}^{3}=}$

${\displaystyle =q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{2}}\arctan(\Phi ^{-6}){\bigr ]}^{3}\tan {\bigl [}\arctan {\bigl (}{\sqrt {2{\sqrt {\Phi ^{-8}-\Phi ^{-4}+1}}-\Phi ^{-4}+2}}+{\sqrt {\Phi ^{-4}+1}}{\bigr )}-{\tfrac {1}{4}}\pi {\bigr ]}^{4}{\bigr \}}=}$

${\displaystyle ={\color {blue}q{\bigl \{}({\sqrt {10}}-3)^{3}({\sqrt {2}}-1)^{6}\tan {\bigl [}\arctan {\bigl (}{\sqrt {2{\sqrt {\Phi ^{-8}-\Phi ^{-4}+1}}-\Phi ^{-4}+2}}+{\sqrt {\Phi ^{-4}+1}}{\bigr )}-{\tfrac {1}{4}}\pi {\bigr ]}^{4}{\bigr \}}}}$

La constante representa exactamente el número de proporción áurea . De hecho, la fórmula para el cubo del nomo implica una transformación de módulo que realmente contiene raíces cúbicas elementales porque implica la solución de una ecuación de cuarto grado regular. Sin embargo, las leyes para la quinta potencia y la séptima potencia del nomo elíptico no conducen a una transformación del nomo elemental, sino a una transformación no elemental. Esto fue demostrado por el teorema de Abel-Ruffini ^{[12] [13] [14]} y también por la teoría de Galois ^{[15] .} ${\displaystyle \Phi }$ ${\displaystyle \Phi ={\tfrac {1}{2}}({\sqrt {5}}+1)}$

Teoremas de exponenciación con funciones de amplitud de Jacobi

Cada potencia de un nomo de un número algebraico positivo como base y de un número racional positivo como exponente es igual a un valor nomo de un número algebraico positivo:

${\displaystyle q(\varepsilon _{1}\in \mathbb {A} ^{+})^{w\in \mathbb {Q^{+}} }=q(\varepsilon _{2}\in \mathbb {A} ^{+})}$

Estos son los ejemplos más importantes del teorema general de exponenciación:

${\displaystyle q(\varepsilon )^{2}=q\{\varepsilon ^{2}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{2}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}=q[\varepsilon ^{2}(1+{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}})^{-2}]}$

${\displaystyle q(\varepsilon )^{3}=q\{\varepsilon ^{3}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{3}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}}$

${\displaystyle q(\varepsilon )^{4}=q\{\varepsilon ^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{4}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {3}{4}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}=q[(1-{\sqrt[{4}]{1-\varepsilon ^{2}}})^{2}(1+{\sqrt[{4}]{1-\varepsilon ^{2}}})^{-2}]}$

${\displaystyle q(\varepsilon )^{5}=q\{\varepsilon ^{5}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{5}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {3}{5}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}}$

${\displaystyle q(\varepsilon )^{6}=q\{\varepsilon ^{6}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{6}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{2}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {5}{6}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}}$

${\displaystyle q(\varepsilon )^{7}=q\{\varepsilon ^{7}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{7}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {3}{7}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {5}{7}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}}$

${\displaystyle q(\varepsilon )^{8}=q\{\varepsilon ^{8}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{8}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {3}{8}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {5}{8}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {7}{8}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}}$

${\displaystyle q(\varepsilon )^{9}=q\{\varepsilon ^{9}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{9}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{3}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {5}{9}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {7}{9}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}}$

La abreviatura representa la amplitud seno de la función elíptica de Jacobi . ${\displaystyle \operatorname {sn} }$

Para valores algebraicos en el intervalo real, las expresiones seno de amplitud mostradas son siempre algebraicas. ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle [-1,1]}$

Estos son los teoremas generales de exponenciación:

${\displaystyle q(\varepsilon )^{2n}=q{\biggl \{}\varepsilon ^{2n}\prod _{k=1}^{n}\operatorname {sn} {\bigl [}{\tfrac {2k-1}{2n}}K(\varepsilon );\varepsilon {\bigr ]}^{4}{\biggr \}}}$

${\displaystyle q(\varepsilon )^{2n+1}=q{\biggl \{}\varepsilon ^{2n+1}\prod _{k=1}^{n}\operatorname {sn} {\bigl [}{\tfrac {2k-1}{2n+1}}K(\varepsilon );\varepsilon {\bigr ]}^{4}{\biggr \}}}$

Ese teorema es válido para todos los números naturales   n .

Pistas de cálculo importantes:

Las siguientes expresiones del seno de amplitud de Jacobi resuelven las ecuaciones siguientes:

Ejemplos de teoremas de exponenciación

Para estos teoremas de potencias nominales se formularán ejemplos importantes:

Dado el teorema de la quinta potencia:

${\displaystyle q(\varepsilon )^{5}=q\{\varepsilon ^{5}\operatorname {sn} [{\tfrac {1}{5}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\operatorname {sn} [{\tfrac {3}{5}}K(\varepsilon );\varepsilon ]^{4}\}}$

Ejemplo lemniscatico para el teorema de la quinta potencia:

Un siguiente ejemplo para el teorema de la quinta potencia:

Teoremas de reflexión

Si dos números positivos y son opuestos pitagóricos entre sí y por tanto la ecuación es válida, entonces esta relación es válida: ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle b}$ ${\displaystyle a^{2}+b^{2}=1}$

${\displaystyle \ln[\operatorname {q} (a)]\ln[\operatorname {q} (b)]=\pi ^{2}}$

Si dos números positivos y son opuestos tangenciales entre sí y por tanto la ecuación es válida, entonces esa relación es válida: ${\displaystyle c}$ ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle (c+1)(d+1)=2}$

${\displaystyle \ln[\operatorname {q} (c)]\ln[\operatorname {q} (d)]=2\pi ^{2}}$

Por tanto, estas representaciones tienen validez para todos los números reales x :

Opuestos pitagóricos:

${\displaystyle \ln {\biggl \langle }q{\bigl \{}\sin {\bigl [}{\tfrac {1}{4}}\pi -{\tfrac {1}{2}}\arctan(x){\bigr ]}{\bigr \}}{\biggr \rangle }\ln {\biggl \langle }q{\bigl \{}\sin {\bigl [}{\tfrac {1}{4}}\pi +{\tfrac {1}{2}}\arctan(x){\bigr ]}{\bigr \}}{\biggr \rangle }=\pi ^{2}}$

${\displaystyle \ln {\bigl \{}q{\bigl [}{\tfrac {1}{2}}{\sqrt {2-2x(x^{2}+1)^{-1/2}}}{\bigr ]}{\bigr \}}\ln {\bigl \{}q{\bigl [}{\tfrac {1}{2}}{\sqrt {2+2x(x^{2}+1)^{-1/2}}}{\bigr ]}{\bigr \}}=\pi ^{2}}$

Opuestos tangenciales:

${\displaystyle \ln {\biggl \langle }q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{8}}\pi -{\tfrac {1}{4}}\arctan(x){\bigr ]}{\bigr \}}{\biggr \rangle }\ln {\biggl \langle }q{\bigl \{}\tan {\bigl [}{\tfrac {1}{8}}\pi +{\tfrac {1}{4}}\arctan(x){\bigr ]}{\bigr \}}{\biggr \rangle }=2\pi ^{2}}$

${\displaystyle \ln {\bigl \{}q{\bigl [}{\sqrt {({\sqrt {x^{2}+1}}+x)^{2}+1}}-{\sqrt {x^{2}+1}}-x{\bigr ]}{\bigr \}}\ln {\bigl \{}q{\bigl [}{\sqrt {({\sqrt {x^{2}+1}}-x)^{2}+1}}-{\sqrt {x^{2}+1}}+x{\bigr ]}{\bigr \}}=2\pi ^{2}}$

Derivaciones de los valores del nombre.

Resultados directos de los teoremas mencionados.

Se deben utilizar los siguientes ejemplos para determinar los sustantivos:

Ejemplo 1: Dada la fórmula de las contrapartes pitagóricas:

Para x = 0, esta fórmula da esta ecuación:

${\displaystyle \ln {\bigl \{}q{\bigl [}\sin({\tfrac {1}{4}}\pi ){\bigr ]}{\bigr \}}^{2}=\pi ^{2}}$

${\displaystyle q{\bigl [}\sin({\tfrac {1}{4}}\pi ){\bigr ]}=\exp(-\pi )}$

Ejemplo 2:

Dada la fórmula de las contrapartes tangenciales:

Para x = 0, la fórmula para las contrapartes tangenciales da la siguiente ecuación:

${\displaystyle \ln {\bigl \{}q{\bigl [}\tan({\tfrac {1}{8}}\pi ){\bigr ]}{\bigr \}}^{2}=2\pi ^{2}}$

${\displaystyle q{\bigl [}\tan({\tfrac {1}{8}}\pi ){\bigr ]}=\exp(-{\sqrt {2}}\,\pi )}$

Combinaciones de dos teoremas cada una.

Ejemplo 1: caso equianarmónico

Se vuelve a utilizar la fórmula de las contrapartes pitagóricas:

Para , esta ecuación resulta de esta fórmula: ${\displaystyle x={\sqrt {3}}}$

${\displaystyle \ln {\bigl \{}q{\bigl [}\sin({\tfrac {1}{12}}\pi ){\bigr ]}{\bigr \}}\ln {\bigl \{}q{\bigl [}\sin({\tfrac {5}{12}}\pi ){\bigr ]}{\bigr \}}=\pi ^{2}}$

En una sección anterior se planteó este teorema:

De este teorema de la cúbica, resulta la siguiente ecuación para : ${\displaystyle u=1/{\sqrt {2}}}$

${\displaystyle q{\bigl [}\sin({\tfrac {5}{12}}\pi ){\bigr ]}^{3}=q{\bigl [}\sin({\tfrac {1}{12}}\pi ){\bigr ]}}$

La solución del sistema de ecuaciones con dos incógnitas queda entonces como sigue:

${\displaystyle q{\bigl [}\sin({\tfrac {1}{12}}\pi ){\bigr ]}=\exp(-{\sqrt {3}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl [}\sin({\tfrac {5}{12}}\pi ){\bigr ]}=\exp(-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt {3}}\,\pi )}$

Ejemplo 2: otro caso con la fórmula del cubo

Se vuelve a utilizar la fórmula de las contrapartes tangenciales:

De esta fórmula resulta la siguiente ecuación: ${\displaystyle x={\sqrt {8}}}$

${\displaystyle \ln {\bigl \{}q{\bigl [}(2-{\sqrt {3}})({\sqrt {3}}-{\sqrt {2}}){\bigr ]}{\bigr \}}\ln {\bigl \{}q{\bigl [}(2-{\sqrt {3}})({\sqrt {3}}+{\sqrt {2}}){\bigr ]}{\bigr \}}=2\pi ^{2}}$

El teorema de la cúbica también se utiliza aquí:

Del teorema de cubos mencionado anteriormente, se obtiene la siguiente ecuación : ${\displaystyle u=({\sqrt {3}}-1)/{\sqrt {2}}}$

${\displaystyle q{\bigl [}(2-{\sqrt {3}})({\sqrt {3}}+{\sqrt {2}}){\bigr ]}^{3}=q{\bigl [}(2-{\sqrt {3}})({\sqrt {3}}-{\sqrt {2}}){\bigr ]}}$

La solución del sistema de ecuaciones con dos incógnitas queda entonces como sigue:

${\displaystyle q{\bigl [}(2-{\sqrt {3}})({\sqrt {3}}-{\sqrt {2}}){\bigr ]}=\exp(-{\sqrt {6}}\,\pi )}$

${\displaystyle q{\bigl [}(2-{\sqrt {3}})({\sqrt {3}}+{\sqrt {2}}){\bigr ]}=\exp(-{\tfrac {1}{3}}{\sqrt {6}}\,\pi )}$

Investigaciones sobre integrales incompletas

Con las integrales elípticas incompletas del primer tipo, los valores de la función nominal elíptica se pueden derivar directamente.

Con dos ejemplos precisos, estas derivaciones directas se realizarán de la siguiente manera:

Primer ejemplo:

Segundo ejemplo:

Tercer ejemplo:

Primera derivada de la función theta

Derivación de la derivada

La primera derivada de la función theta principal entre las funciones theta de Jacobi se puede derivar de la siguiente manera usando la regla de la cadena y la fórmula de derivación del nomo elíptico:

${\displaystyle {\frac {\pi ^{2}}{2\varepsilon (1-\varepsilon ^{2})K(\varepsilon )^{2}}}\,q(\varepsilon )\,{\biggl \{}{\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \,q(\varepsilon )}}\,\vartheta _{00}{\bigl [}q(\varepsilon ){\bigr ]}{\biggr \}}={\biggl [}{\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \varepsilon }}\,q(\varepsilon ){\biggr ]}{\biggl \{}{\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \,q(\varepsilon )}}\,\vartheta _{00}{\bigl [}q(\varepsilon ){\bigr ]}{\biggr \}}={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \varepsilon }}\,\vartheta _{00}{\bigl [}q(\varepsilon ){\bigr ]}={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \varepsilon }}\,{\sqrt {2\pi ^{-1}K(\varepsilon )}}=}$

${\displaystyle ={\frac {1}{2}}{\sqrt {2}}\,\pi ^{-1/2}\,K(\varepsilon )^{-1/2}{\biggl [}{\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \varepsilon }}\,K(\varepsilon ){\biggr ]}={\frac {1}{2}}{\sqrt {2}}\,\pi ^{-1/2}\,K(\varepsilon )^{-1/2}\,{\frac {E(\varepsilon )-(1-\varepsilon ^{2})K(\varepsilon )}{\varepsilon (1-\varepsilon ^{2})}}}$

Para la parte de derivación ahora mencionada, esta identidad es el fundamento:

${\displaystyle \vartheta _{00}[q(\varepsilon )]={\sqrt {2\pi ^{-1}K(\varepsilon )}}}$

Por lo tanto, esta ecuación resulta:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \,q(\varepsilon )}}\,\vartheta _{00}{\bigl [}q(\varepsilon ){\bigr ]}={\sqrt {2}}\,\pi ^{-5/2}\,q(\varepsilon )^{-1}\,K(\varepsilon )^{3/2}{\bigl [}E(\varepsilon )-(1-\varepsilon ^{2})K(\varepsilon ){\bigr ]}}$

Las integrales elípticas completas de segundo tipo tienen esa identidad:

${\displaystyle (1+{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}})\,E\left({\frac {1-{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}}}{1+{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}}}}\right)=E(\varepsilon )+{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}}\,K(\varepsilon )}$

Junto con esta identidad modular, se puede realizar la siguiente transformación de fórmula:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \,q(\varepsilon )}}\,\vartheta _{00}{\bigl [}q(\varepsilon ){\bigr ]}={\sqrt {2}}\,\pi ^{-5/2}\,q(\varepsilon )^{-1}\,K(\varepsilon )^{3/2}(1+{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}})\left[E\left({\frac {1-{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}}}{1+{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}}}}\right)-{\sqrt {1-\varepsilon ^{2}}}\,K(\varepsilon )\right]}$

Además, esta identidad es válida:

${\displaystyle \vartheta _{01}[q(\varepsilon )]={\sqrt[{4}]{1-\varepsilon ^{2}}}{\sqrt {2\pi ^{-1}K(\varepsilon )}}}$

Usando las expresiones de la función theta ϑ ₀₀ (x) y ϑ ₀₁ (x) es posible la siguiente representación:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} \,q(\varepsilon )}}\,\vartheta _{00}{\bigl [}q(\varepsilon ){\bigr ]}={\frac {1}{2\pi }}\,q(\varepsilon )^{-1}\vartheta _{00}[q(\varepsilon )]{\bigl \{}\vartheta _{00}[q(\varepsilon )]^{2}+\vartheta _{01}[q(\varepsilon )]^{2}{\bigr \}}{\biggl \langle }E{\biggl \{}{\frac {\vartheta _{00}[q(\varepsilon )]^{2}-\vartheta _{01}[q(\varepsilon )]^{2}}{\vartheta _{00}[q(\varepsilon )]^{2}+\vartheta _{01}[q(\varepsilon )]^{2}}}{\biggr \}}-{\frac {\pi }{2}}\,\vartheta _{01}{\bigl [}q(\varepsilon ){\bigr ]}^{2}{\biggr \rangle }}$

Este es el resultado final:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,\vartheta _{00}(x)=\vartheta _{00}(x){\bigl [}\vartheta _{00}(x)^{2}+\vartheta _{01}(x)^{2}{\bigr ]}{\biggl \{}{\frac {1}{2\pi x}}E{\biggl [}{\frac {\vartheta _{00}(x)^{2}-\vartheta _{01}(x)^{2}}{\vartheta _{00}(x)^{2}+\vartheta _{01}(x)^{2}}}{\biggr ]}-{\frac {\vartheta _{01}(x)^{2}}{4x}}{\biggr \}}}$

Primeras derivadas relacionadas

De manera similar, también se pueden derivar otras primeras derivadas de funciones theta y sus combinaciones:

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,\vartheta _{01}(x)=\vartheta _{01}(x){\bigl [}\vartheta _{00}(x)^{2}+\vartheta _{01}(x)^{2}{\bigr ]}{\biggl \{}{\frac {1}{2\pi x}}E{\biggl [}{\frac {\vartheta _{00}(x)^{2}-\vartheta _{01}(x)^{2}}{\vartheta _{00}(x)^{2}+\vartheta _{01}(x)^{2}}}{\biggr ]}-{\frac {\vartheta _{00}(x)^{2}}{4x}}{\biggr \}}}$

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,\vartheta _{10}(x)={\frac {1}{2\pi x}}\vartheta _{10}(x)\vartheta _{00}(x)^{2}E{\biggl [}{\frac {\vartheta _{10}(x)^{2}}{\vartheta _{00}(x)^{2}}}{\biggr ]}}$

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,{\frac {\vartheta _{00}(x)}{\vartheta _{01}(x)}}={\frac {\vartheta _{00}(x)^{5}-\vartheta _{00}(x)\vartheta _{01}(x)^{4}}{4x\,\vartheta _{01}(x)}}}$

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,{\frac {\vartheta _{10}(x)}{\vartheta _{00}(x)}}={\frac {\vartheta _{10}(x)\vartheta _{01}(x)^{4}}{4x\,\vartheta _{00}(x)}}}$

${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} x}}\,{\frac {\vartheta _{10}(x)}{\vartheta _{01}(x)}}={\frac {\vartheta _{10}(x)\vartheta _{00}(x)^{4}}{4x\,\vartheta _{01}(x)}}}$

Definición importante:

${\displaystyle \vartheta _{10}(x)=2x^{1/4}+2x^{1/4}\sum _{n=1}^{\infty }x^{2\bigtriangleup (n)}}$

${\displaystyle \bigtriangleup (n)={\tfrac {1}{2}}n(n+1)}$

Referencias

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