Елиптични координатни систем

Извор: testwiki
Пређи на навигацију Пређи на претрагу

Елиптични координатни систем је дводимензионални координатни систем, у ком су координатне линије представљене елипсама и хиперболама. Фокуси елипси су фиксирани на a и +a на оси x.

Елиптични координатни систем

Основна дефиниција

Елиптичне координате (μ,ν) обично се дефинишу као:

x=a coshμ cosν
y=a sinhμ sinν

где је μ ненегативан реалан број, а ν[0,2π]. На тај начин следећим тригонометријским идентитеом одређује се фамилија елипси константнога μ:

x2a2cosh2μ+y2a2sinh2μ=cos2ν+sin2ν=1

С друге стране другом једначином одређује се фамилија хипербола константнога ν:

x2a2cos2νy2a2sin2ν=cosh2μsinh2μ=1

Ламеови коефицијенти

У ортогоналном координатном систему дужине вектора базе познате су као фактори скалирања или као Ламеови коефицијенти, који су за елиптичне координате:

Hμ=Hν=ash2μ+sin2ν.

а након сређивања као:

Hμ=Hν=a12(ch2μcos2ν).

Елеменат површине дат је са:

dS=a2(sh2μ+sin2ν)dμdν,

а Лапласијан:

2Φ=1a2(sh2μ+sin2ν)(2Φμ2+2Φν2).

Алтернативна дефиниција

Понекад се користи и алтернативна дефиниција елиптичних координата (σ,τ):

σ=chμ,
τ=cosν.

Координате (σ,τ) имају једноставан однос са удаљеностима d1,d2 од фокуса F1 и F2.

d1+d2=2aσ,
d1d2=2aτ,

На тај начин добија се и:

d1=a(σ+τ);
d2=a(στ).

Тај координатни систем има недостатак да координате (x,y) и (x,-y) имају исти (σ,τ), па конверзија није једнозначна:

x=aστ;
y2=a2(σ21)(1τ2).

Ламеови коефицијенти алтернативне верзије

Ламеови коефицијенти алтернативних елиптичних координата (σ,τ) су:

hσ=aσ2τ2σ21
hτ=aσ2τ21τ2.

Елеменат површине дат је са:

dA=a2σ2τ2(σ21)(1τ2)dσdτ

а Лапласијан је:

2Φ=1a2(σ2τ2)[σ21σ(σ21Φσ)+1τ2τ(1τ2Φτ)].

Литература

  • -{Korn GA and Korn TM. (1961) Mathematical Handbook for Scientists and Engineers, McGraw-Hill.}-
  • -{Abramowitz, Milton; Stegun, Irene A., eds. (1965), Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, New York: Dover. Шаблон:ISBN.}-

Види још

Шаблон:Нормативна контрола