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关于椭圆积分的积分公式及拓展的技术问询

椭圆积分相关积分公式及拓展的技术问询

最近我研究了由第一类、第二类完全椭圆积分构造的函数 ( R(k) ),整理出了一系列积分结果,想请教社区里的各位专家:

首先给出 ( R(k) ) 的定义:
$$R(k)=\left(-\frac{K(k)2}{k}+K(k)E(k)\left(\frac{1}{k}-\frac{k}{2(k2-1)}\right)\right)$$
其中 ( K(k) ) 和 ( E(k) ) 分别是第一类、第二类完全椭圆积分。

我得到了以下几个具体的积分求值结果:

  • 式(1):
    $$\int_{0}{1/\sqrt{2}}R(k)dk=\frac{3\Gamma{(1/4)}4}{128\pi}-\frac{\pi^2}{8}$$
  • 式(2):
    $$\int_{0}{2{5/4}(\sqrt{2}-1)}R(k)dk=\frac{3\Gamma{(1/4)}4}{64\pi}-\frac{\pi2}{8}$$
  • 式(3):
    $$\int_{0}{\sqrt{2}-1}R(k)dk=\frac{\Gamma(1/8)2\Gamma(3/8)^2\left(\frac{3\sqrt{2}}{512}+\frac{1}{256} \right)}{\pi}-\frac{\pi^2}{8}$$
  • 式(4):
    $$\int_{0}{\sqrt{2\sqrt{2}-2}}R(k)dk=\frac{\Gamma(1/8)2\Gamma(3/8)2}{64\pi}-\frac{\pi2}{8}$$

这些具体积分都是以下两个通用公式的特例:

通用积分公式

  • 式(5):
    $$\int_{0}{l}R(k)dk=\frac{K(l)2(2-l2)}{4}-\frac{\pi2}{8}$$
  • 式(6):
    $$\int_{0}{\frac{2\sqrt{l}}{1+l}}R(k)dk=\frac{K(l)2(1+l2)}{2}-\frac{\pi2}{8}$$

待探讨的问题

  1. 这些积分结果(包括具体特例和通用公式)是否已经是数学领域内的已知结论?
  2. 我们能否利用克劳森变换(Clausen's transformation)对这些结果进行优化,进而推导出相关的级数展开式?

备注:内容来源于stack exchange,提问作者User-Refolio

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