Intégrales elliptiques

Réponses à toutes vos questions après le Bac (Fac, Prépa, etc.)
Paul45
Messages: 5
Enregistré le: 18 Juil 2019, 13:00

Intégrales elliptiques

par Paul45 » 18 Juil 2019, 14:00

Bonjour,
Récemment, je me suis confronté à un petit problème de géométrie différentielle qui est de caractériser les géodésiques de la sphère. En utilisant la métrique de la sphère, les symboles de Christoffel et l'équation des géodésiques, j'ai établit 2 équations différentielles du second ordre couplées. Pas facile à résoudre, beaucoup de constantes d'intégration qui dépendent des conditions initiales. Le soucis, c'est que je dois calculer des intégrales de la forme k/1-a*cos²(b*x+c). Je crois que ça ressemble beaucoup à des intégrales elliptiques, et la réponse, c'est normalement les fonctions de Jacobi. Y a t-il moyen de faire autrement ? Un changement de variable qui me permet d'avoir une belle primitive pas trop compliquée ?
Merci d'avance :)



GaBuZoMeu
Habitué(e)
Messages: 6020
Enregistré le: 05 Mai 2019, 10:07

Re: Intégrales elliptiques

par GaBuZoMeu » 18 Juil 2019, 21:27

Il est bien connu que les géodésiques de la sphère sont les grands cercles. On ne va donc pas avoir à calculer des intégrales qui nécessitent des fonctions spéciales : pas d'intégrales elliptique en vue.
En tout cas, la primitive d'une fraction rationnelle en cosinus et sinus se calcule (péniblement peut-être, mais se calcule) en passant par la tangente de l'angle moitié. Mais j'ai un peu de doute sur la forme de l'intégrale que tu dis avoir à calculer. Peux-tu donner plus de précisions sur ton calcul ?

Paul45
Messages: 5
Enregistré le: 18 Juil 2019, 13:00

Re: Intégrales elliptiques

par Paul45 » 19 Juil 2019, 19:04

Bonjour,
Voici les équations différentielles que j'obtiens :




En posant , on simplifie énormément les équations, et on obtient :

(en prenant la 2e équation).

C'est une edo du 1er ordre, et on trouve que avec une constante réelle.

En remplaçant dans la première équation différentielle, on a une équation qui ne dépend plus que de du type :



En multipliant par des 2 côtés, on obtient :



En faisant les calculs, on arrive à déterminer . Selon le signes des constantes d'intégrations et , on arrive à 3 fonctions pour qui sont :

si

si et

si et

Avec et les constantes respectives de la 2e intégration pour obtenir .

Pour , la solution est très simple :
et argth

A partir de là, pour trouver , il faut intégrer ... On sait que se simplifie en , mais on se retrouve quand même avec :

... Et encore, c'est que pour la première, y'en a 3 ! :pleur4: :lol:

Bref, j'espère que ça pourra vous éclaircir et j'espère ne pas avoir fait de fautes de maths et de fautes de frappe ...

Bonne journée :D

GaBuZoMeu
Habitué(e)
Messages: 6020
Enregistré le: 05 Mai 2019, 10:07

Re: Intégrales elliptiques

par GaBuZoMeu » 19 Juil 2019, 23:01

Paul45 a écrit: ... On sait que se simplifie en

Je n'ai pas vraiment regardé, mais là par exemple je tique !

Paul45
Messages: 5
Enregistré le: 18 Juil 2019, 13:00

Re: Intégrales elliptiques

par Paul45 » 20 Juil 2019, 10:16

Bonjour,
,
,
donc


Par contre, j'ai pas fait gaffe à un truc très important, ça marche pour ... Or mes histoires de cos, de sinh et de cosh, jsp si c'est compris entre -1 et 1, faut que je fasse le calcul ... Merci de m'avoir éclairer sur ce sujet :D

Bonne journée !

GaBuZoMeu
Habitué(e)
Messages: 6020
Enregistré le: 05 Mai 2019, 10:07

Re: Intégrales elliptiques

par GaBuZoMeu » 20 Juil 2019, 10:34

Tu devrais te relire : , ce n'est pas la même chose que . Tu as sans doute fait une coquille.

Ensuite, comme je te l'ai déjà écrit, on sait ramener l'intégration de fractions rationnelles en cosinus et sinus à l'intégration de fractions rationnelles en utilisant le changement de variable passe-partout en tangente de l'arc moitié, ou des changements de variables plus astucieux dans des cas particuliers donnés par les règles de Bioche. En particulier, pour un truc du genre



le changement de variable proposé par Bioche donne


Paul45
Messages: 5
Enregistré le: 18 Juil 2019, 13:00

Re: Intégrales elliptiques

par Paul45 » 20 Juil 2019, 12:45

Oui en effet, un oubli du carré de ma part dans mon message ... ... Donc on aurait bien au lieu de ... Mais ça ne marche pas parce que bien que soit compris entre -1 et 1, peut valoir n'importe quoi ... Donc en fait, il faut calculer l'intégrale :

...

J'ai pas cherché pour le moment mais ça m'a l'air long et les primitives doivent être compliquées, et encore, il y en a 2 autres ... Je vais peut-être les laisser sous forme d'intégrale, il y a sûrement moyen de faire des calculs concrets avec des fonction définies par des intégrales avec un ordi ...
Bonne journée :D

GaBuZoMeu
Habitué(e)
Messages: 6020
Enregistré le: 05 Mai 2019, 10:07

Re: Intégrales elliptiques

par GaBuZoMeu » 20 Juil 2019, 13:49

Ècoute, il y a pas mal de documents sur le net à propos du calcul des géodésiques de la sphère en utilisant les coordonnées sphériques et les symboles de Christoffel qui vont avec. Les calculs y sont un peu pénibles et je n'ai pas trop envie pour le moment de m'y plonger (ni de temps disponible pour), mais ça a l'air tout à fait faisable.

 

Retourner vers ✯✎ Supérieur

Qui est en ligne

Utilisateurs parcourant ce forum : Aucun utilisateur enregistré et 18 invités

Tu pars déja ?



Fais toi aider gratuitement sur Maths-forum !

Créé un compte en 1 minute et pose ta question dans le forum ;-)
Inscription gratuite

Identification

Pas encore inscrit ?

Ou identifiez-vous :

Inscription gratuite