المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
غزوة الحديبية والهدنة بين النبي وقريش
2024-11-01
بعد الحديبية افتروا على النبي « صلى الله عليه وآله » أنه سحر
2024-11-01
المستغفرون بالاسحار
2024-11-01
المرابطة في انتظار الفرج
2024-11-01
النضوج الجنسي للماشية sexual maturity
2024-11-01
المخرجون من ديارهم في سبيل الله
2024-11-01


Fresnel Integrals  
  
760   02:11 مساءً   date: 22-11-2018
Author : Abramowitz, M. and Stegun, I. A.
Book or Source : "Fresnel Integrals." §7.3 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
Page and Part : ...


Read More
Date: 14-10-2018 278
Date: 25-11-2018 1084
Date: 18-10-2018 827

Fresnel Integrals

Fresnel

There are a number of slightly different definitions of the Fresnel integrals. In physics, the Fresnel integrals denoted C(u) and S(u) are most often defined by

C(u)+iS(u) = int_0^ue^(ipix^2/2)dx

(1)

= int_0^ucos(1/2pix^2)dx+iint_0^usin(1/2pix^2)dx,

(2)

so

C(u) = int_0^ucos(1/2pix^2)dx

(3)

S(u) = int_0^usin(1/2pix^2)dx.

(4)

These Fresnel integrals are implemented in the Wolfram Language as FresnelC[z] and FresnelS[z].

C(u) and S(u) are entire functions.

FresnelCReImAbs
 
 
  Min   Max    
  Re    
  Im      
FresnelSReImAbs
 
 
  Min   Max    
  Re    
  Im      

The C(u) and S(u) integrals are illustrated above in the complex plane.

They have the special values

C(-infty) = -1/2

(5)

C(0) = 0

(6)

C(infty) = 1/2

(7)

and

S(-infty) = -1/2

(8)

S(0) = 0

(9)

S(infty) = 1/2.

(10)

An asymptotic expansion for u>>1 gives

C(u)  approx 1/2+1/(piu)sin(1/2piu^2)

(11)

S(u)  approx 1/2-1/(piu)cos(1/2piu^2).

(12)

Therefore, as u->inftyC(u)=1/2 and S(u)=1/2. The Fresnel integrals are sometimes alternatively defined as

x(t) = int_0^tcos(v^2)dv

(13)

y(t) = int_0^tsin(v^2)dv.

(14)

Letting x=v^2 so dx=2vdv=2sqrt(x)dv, and dv=x^(-1/2)dx/2

x(t) = 1/2int_0^(sqrt(t))x^(-1/2)cosxdx

(15)

y(t) = 1/2int_0^(sqrt(t))x^(-1/2)sinxdx.

(16)

In this form, they have a particularly simple expansion in terms of spherical Bessel functions of the first kind. Using

j_0(x) = (sinx)/x

(17)

n_1(x) = -j_(-1)(x)

(18)

= -(cosx)/x,

(19)

where n_1(x) is a spherical Bessel function of the second kind

x(t^2) = -1/2int_0^tn_1(x)x^(1/2)dx

(20)

= 1/2int_0^tj_(-1)(x)x^(1/2)dx

(21)

= x^(1/2)sum_(n=0)^(infty)j_(2n)(x)

(22)

y(t^2) = 1/2int_0^tj_0(x)x^(1/2)dx

(23)

= x^(1/2)sum_(n=0)^(infty)j_(2n+1)(x).

(24)

Related functions C_1(z)C_2(z)S_1(z), and S_2(z) are defined by

C_1(z) = C(sqrt(2/pi)z)=sqrt(2/pi)int_0^zcost^2dt

(25)

S_1(z) = S(sqrt(2/pi)z)=sqrt(2/pi)int_0^zsint^2dt

(26)

C_2(z) = C(sqrt((2z)/pi))=1/(sqrt(2pi))int_0^z(cost)/(sqrt(t))dt

(27)

S_2(z) = S(sqrt((2z)/pi))=1/(sqrt(2pi))int_0^z(sint)/(sqrt(t))dt.

(28)


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Fresnel Integrals." §7.3 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 300-302, 1972.

Leonard, I. E. "More on Fresnel Integrals." Amer. Math. Monthly 95, 431-433, 1988.

Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. "Fresnel Integrals, Cosine and Sine Integrals." §6.79 in Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 248-252, 1992.

Prudnikov, A. P.; Marichev, O. I.; and Brychkov, Yu. A. "The Generalized Fresnel Integrals S(x,nu) and C(x,nu)." §1.3 in Integrals and Series, Vol. 3: More Special Functions. Newark, NJ: Gordon and Breach, p. 24, 1990.

Spanier, J. and Oldham, K. B. "The Fresnel Integrals S(x) and C(x)." Ch. 39 in An Atlas of Functions. Washington, DC: Hemisphere, pp. 373-383, 1987.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.