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橢圓積分怎麼算:AGM 演算法與冪級數展開

第一類橢圓積分 K(k) 沒有初等函數公式,但可以高效率地計算。本文介紹兩種方法:冪級數展開(適合小 k)與算術幾何平均(AGM)演算法。AGM 每迭代一次有效位數倍增,只需約 10 步即可達到機器精度。

2026/05/21 大學數學, 微積分

積不出來的積分:第一類橢圓積分 K(k) 的定義與性質

第一類完全橢圓積分 K(k) 出現在大角度單擺的精確週期公式中。本文定義 K(k),說明它為何不能用初等函數表示,討論其在 k=0 和 k→1 時的行為,並給出冪級數展開式,讓單擺週期修正一目瞭然。

2026/05/21 大學數學, 微積分

正方體等效電阻(八):無限晶格——對稱性讓積分消失

把立方電阻網路無限延伸,兩個相鄰節點的等效電阻是多少?本文用疊加原理給出無需積分的優雅答案 R/3,再用格點格林函數與離散傅立葉變換推導出三重積分,最後用對稱性論證讓積分精確消去。立方晶格等效電阻系列第八篇。

2026/05/21 大學物理, 電磁學

單擺為什麼不是簡諧運動?從能量守恆到精確週期公式

高中學到的單擺公式 T = 2pi*sqrt(L/g) 其實只是小角度近似。本文從牛頓力學出發,用能量守恆推導大角度單擺的精確週期積分,並透過半角代換推導出以第一類橢圓積分 K(k) 表達的精確公式 T = 4*sqrt(L/g)*K(sin(theta_0/2))。

2026/05/21 大學物理, 力學

正方體等效電阻(七):從圖 Laplacian 到有效電阻公式

有了圖 Laplacian L,解電路問題等同於解 Lv=i。但 L 是奇異矩陣,本文介紹兩種處理方式:接地縮減法與 Moore–Penrose 擬逆。從擬逆推導出有效電阻閉合公式,再用 Python 一次驗算正方體三種連法,並展示立方體 Laplacian 的美麗特徵譜。立方晶格等效電阻系列第七篇。

2026/05/19 大學數學, 線性代數

正方體等效電阻(六):圖論入門——把電路翻譯成矩陣

電路可以用圖來描述:節點是頂點,電阻是帶權重的邊。把這個想法寫成矩陣,就得到圖 Laplacian L = D - A。本文從小例子出發,推導出 KCL 的矩陣形式 Lv = i,並寫出正方體電路的 8×8 Laplacian 矩陣。立方晶格等效電阻系列第六篇。

2026/05/19 大學數學, 線性代數

正方體等效電阻(五):三種連法的對稱群——面對角線與稜邊

正方體 12 條邊各一顆電阻 R,除了體對角線(5R/6),面對角線與稜邊的等效電阻分別是多少?本文用群作用軌道法系統化處理三種連法,展示端點選擇如何決定對稱群大小、進而影響聯立方程式壓縮程度。立方晶格等效電阻系列第五篇。

2026/05/19 大學物理, 電路學

正方體等效電阻(四):群論是什麼?從分子對稱出發

食鹽為什麼是正方體?水分子為什麼是彎曲的?本文從分子對稱出發介紹群的四條公理、群作用與軌道,說明對稱性如何把立方體電路問題降維。立方晶格等效電阻系列第四篇。

2026/05/18 大學數學, 代數

正方體等效電阻(三):對稱性幫你少列方程式

為什麼立方體問題裡的某些節點電位一定相同?答案不是「感覺對稱」,而是可以從唯一性定理嚴格證明。本文介紹對稱操作如何把節點分成軌道,把 6 個內部未知電位壓縮成 2 個。立方晶格等效電阻系列第三篇。

2026/05/18 大學數學, 代數

正方體等效電阻(二):克希荷夫定律的物理根源

克希荷夫定律不是憑空定義的電路規則,而是從電荷守恆與電場保守性推導出來的。本文說明 KCL 與 KVL 的物理根源,以及它們如何讓我們系統性地列出電路方程式。立方晶格等效電阻系列第二篇。

2026/05/18 大學物理, 電路學
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