Python SciPy special.elliprg用法及代码示例

本文简要介绍 python 语言中 scipy.special.elliprg 的用法。

用法:

scipy.special.elliprg(x, y, z, out=None) = <ufunc 'elliprg'>#

Completely-symmetric 第二类椭圆积分。

函数 RG 定义为 [1]

\[R_{\mathrm{G}}(x, y, z) = \frac{1}{4} \int_0^{+\infty} [(t + x) (t + y) (t + z)]^{-1/2} \left(\frac{x}{t + x} + \frac{y}{t + y} + \frac{z}{t + z}\right) t dt\]

参数 ：：

x, y, z： array_like

实数或复数输入参数。 x、y 或 z 可以是沿负实轴切割的复平面中的任意数。

out： ndarray，可选

函数值的可选输出数组

返回 ：：

R： 标量或 ndarray

积分值。如果 x、y 和 z 都是实数，则返回值是实数。否则，返回值很复杂。

注意：

该实现使用关系 [1]

\[2 R_{\mathrm{G}}(x, y, z) = z R_{\mathrm{F}}(x, y, z) - \frac{1}{3} (x - z) (y - z) R_{\mathrm{D}}(x, y, z) + \sqrt{\frac{x y}{z}}\]

和对称性x,y,z当可以选择至少一个非零参数作为枢轴时。当其中一个参数接近于零时，将改为应用 AGM 方法。其他特殊情况在参考文献之后计算。[2]

参考：

[1] (1,2)

B. C. Carlson，“实数或复数椭圆积分的数值计算”，Numer。算法，卷。 10，没有。 1，第 13-26 页，1995 年。https://arxiv.org/abs/math/9409227 https://doi.org/10.1007/BF02198293

[2]

B. C. Carlson 编辑，第 19 章“数学函数数字 Library ”，NIST，美国商务部。 https://dlmf.nist.gov/19.16.E1 https://dlmf.nist.gov/19.20.ii

例子：

基本同质性：

>>> import numpy as np
>>> from scipy.special import elliprg

>>> x = 1.2 + 3.4j
>>> y = 5.
>>> z = 6.
>>> scale = 0.3 + 0.4j
>>> elliprg(scale*x, scale*y, scale*z)
(1.195936862005246+0.8470988320464167j)

>>> elliprg(x, y, z)*np.sqrt(scale)
(1.195936862005246+0.8470988320464165j)

简化：

>>> elliprg(0, y, y)
1.756203682760182

>>> 0.25*np.pi*np.sqrt(y)
1.7562036827601817

>>> elliprg(0, 0, z)
1.224744871391589

>>> 0.5*np.sqrt(z)
1.224744871391589

具有半轴 a 、 b 和 c 的三轴椭球的表面积由下式给出

\[S = 4 \pi a b c R_{\mathrm{G}}(1 / a^2, 1 / b^2, 1 / c^2).\]

>>> def ellipsoid_area(a, b, c):
...     r = 4.0 * np.pi * a * b * c
...     return r * elliprg(1.0 / (a * a), 1.0 / (b * b), 1.0 / (c * c))
>>> print(ellipsoid_area(1, 3, 5))
108.62688289491807