Diferencia entre revisiones de «Prueba»

De luz-wiki
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==Medio estratificado==
==Medio estratificado==
medios dielectricos


Medios dieléctricos con permitivdad <math>\varepsilon</math> y permeabilidad
Medios dieléctricos con permitivdad <math>\varepsilon</math> y permeabilidad
Línea 79: Línea 78:
\underset{f\left(z\right)}{\underbrace{\frac{1}{U}\frac{\partial^{2}U}{\partial z^{2}}+n^{2}k_{0}^{2}-\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\frac{1}{U}\frac{\partial U}{\partial z}}}+\underset{-f\left(y\right)}{\underbrace{\frac{1}{Y}\frac{\partial^{2}Y}{\partial y^{2}}}}=0</math></center>
\underset{f\left(z\right)}{\underbrace{\frac{1}{U}\frac{\partial^{2}U}{\partial z^{2}}+n^{2}k_{0}^{2}-\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\frac{1}{U}\frac{\partial U}{\partial z}}}+\underset{-f\left(y\right)}{\underbrace{\frac{1}{Y}\frac{\partial^{2}Y}{\partial y^{2}}}}=0</math></center>
donde hay dos partes que dependen solamente de ''z''  y ''y''  
donde hay dos partes que dependen solamente de ''z''  y ''y''  
respectivamente \cite[p. 56]{Born05}. Dado que éstas variables son
respectivamente. Dado que éstas variables son
independientes, cada una debe cumplirse para cualquier valor de la
independientes, cada una debe cumplirse para cualquier valor de la
otra variable  
otra variable  
\footnote{ésta condición proviene de la separacién de variables independientes.
 
}. Sea la funcién constante <math>f\left(z\right)=-f\left(y\right)=\sigma^{2}k_{0}^{2}</math>.
constante <math>f\left(z\right)=-f\left(y\right)=\sigma^{2}k_{0}^{2}</math>.
La existencia de ésta cantidad invariante es la generalizacién de
La existencia de ésta cantidad invariante es la generalizacién de
la relacién de Snell para medios inhomogéneos. Las ecuaciones son
la relacién de Snell para medios inhomogéneos. Las ecuaciones son
Línea 93: Línea 92:
El parametro variable sufre un corrimiento <math>\Omega^{2}\rightarrow\Omega^{2}-\sigma^{2}k_{0}^{2}</math>
El parametro variable sufre un corrimiento <math>\Omega^{2}\rightarrow\Omega^{2}-\sigma^{2}k_{0}^{2}</math>
respecto al caso unidimensional  
respecto al caso unidimensional  
\footnote{Como se veré en la siguiente subseccién, <math>\sigma=0</math> para incidencia
<math>\sigma=0</math> para incidencia
normal.
normal.
}. La ecuacién \eqref{eq: ode U} se resuelve por métodos matriciales
en el formalismo de Abeles.
En (nuestro) el formalismo de amplitud y fase, se puede resolver numéricamente
ésta ecuacién. Primeramente, eliminar la primera derivada mediante
la transformacién <math>U=u\sqrt{\mu}</math>, como se muestra en el \ref{sec:ap=E9ndice-amplitud}.
La ecuacién para la la variable <math>u</math> es entonces<center><math>
\frac{\partial^{2}u}{\partial z^{2}}+\left[n^{2}k_{0}^{2}-\sigma^{2}k_{0}^{2}+\left(\frac{1}{2}\frac{\partial^{2}\ln\mu}{\partial z^{2}}-\frac{1}{4}\left(\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\right)^{2}\right)\right]u=0.</math></center>
El parámetro dependiente de la posicién puede escribirse como
<center><math>
\kappa_{u}^{2}=\left(n^{2}k_{0}^{2}-\sigma^{2}k_{0}^{2}\right)+\frac{1}{2}\frac{\ddot{\mu}}{\mu}+\frac{1}{4}\frac{\dot{\mu}^{2}}{\mu^{2}};</math></center>
La constante <math>\sigma</math> se puede establecer de una regién donde el
éndice de refraccién es constante. Si la fase puede escribirse como
<math>\mathbf{k}\cdot\mathbf{r}=\mathbf{k}\cdot\mathbf{y}+\mathbf{k}\cdot\mathbf{z}=\left|\mathbf{k}\right|\left|\mathbf{y}\right|\sin\theta+\left|\mathbf{k}\right|\left|\mathbf{z}\right|\cos\theta</math>
donde <math>\left|\mathbf{k}\right|=k_{0}n\left(z\right)</math>, y el éngulo
se mide con respecto a la normal a la superficie estratificada. De
\eqref{eq: ode Y}<center><math>
\sigma=n\left(z\right)\sin\theta=n_{1}\sin\theta_{1}=n_{2}\sin\theta_{2}.</math></center>
Este resultado es consistente con la propagacién en ''z''  en una
regién de éndice constante pues<center><math>
\left|\mathbf{k}\right|\left|\mathbf{z}\right|\cos\theta=k_{0}nz\cos\theta=\sqrt{n^{2}k_{0}^{2}-\sigma^{2}k_{0}^{2}}.</math></center>


==Representacién de amplitud y fase==
==Representacién de amplitud y fase==
Línea 126: Línea 102:
ecuacién \eqref{eq: ode u} se simplifica a<center><math>
ecuacién \eqref{eq: ode u} se simplifica a<center><math>
\frac{\partial^{2}u}{\partial z^{2}}+\left[n^{2}k_{0}^{2}-\sigma^{2}k_{0}^{2}\right]u=0.</math></center>
\frac{\partial^{2}u}{\partial z^{2}}+\left[n^{2}k_{0}^{2}-\sigma^{2}k_{0}^{2}\right]u=0.</math></center>
La representacién de amplitud y fase nos permite escribir la ecuacién
para la amplitud (Ermakov) como
Considere una solucién de la forma <math>u=A\exp\left(i\phi\right)</math> donde
la amplitud <math>A</math> y la fase <math>\phi</math> son cantidades reales. La ecuacién
(\ref{eq: ode u sin mu}) deviene en <center><math>
\frac{\partial^{2}A}{\partial z^{2}}-A\left(\frac{\partial\phi}{\partial z}\right)^{2}+2i\frac{\partial A}{\partial z}\frac{\partial\phi}{\partial z}+iA\frac{\phi}{\partial z^{2}}=-\left[n^{2}-\sigma^{2}\right]k_{0}^{2}A</math></center>
Para un medio transparente sin abosrcién la permitividad es real.
La parte real de la ecuacién anterior es <center><math>
\frac{\partial^{2}A}{\partial z^{2}}-A\left(\frac{\partial\phi}{\partial z}\right)^{2}=-\left[n^{2}-\sigma^{2}\right]k_{0}^{2}A</math></center>
mientras que la parte imaginaria es<center><math>
2i\frac{\partial A}{\partial z}\frac{\partial\phi}{\partial z}+iA\frac{\partial^{2}\phi}{\partial z^{2}}=0.</math></center>
ésta éltima ecuacién la escribimos como <center><math>
\frac{1}{A}\left(2A\frac{\partial A}{\partial z}\frac{\partial\phi}{\partial z}+A^{2}\frac{\partial^{2}\phi}{\partial z^{2}}\right)=\frac{1}{A}\frac{\partial\left(A^{2}\frac{\partial\phi}{\partial z}\right)}{\partial z}=0</math></center>
de manera que si <math>A</math> no es cero, existe el invariante <center><math>
A^{2}\frac{\partial\phi}{\partial z}=Q</math></center>
Substitucién de este resultado en (\ref{eq: re ode u}) <center><math>
\frac{\partial^{2}A}{\partial z^{2}}-\frac{Q^{2}}{A^{3}}=-\left[n^{2}-\sigma^{2}\right]k_{0}^{2}A</math></center>
Esta ecuacién es la ecuacién de Ermakov. Para obtener una ecuacién
adimensional se escribe el invariante como <math>Q=k_{0}A_{0}^{2}</math> . La
ecuacién adimensional para la amplitud es entonces <center><math>
\frac{1}{k_{0}^{2}}\frac{\partial^{2}A_{d}}{\partial z^{2}}-\frac{1}{A_{d}^{3}}=-\left[n^{2}-\sigma^{2}\right]A_{d}</math></center>
donde <math>A_{d}=A/A_{0}</math> es la amplitud adimensional
\footnote{El resultado anterior se puede obtener de proponer una solucién de
la forma <math>u=A\exp[i\int(Q/A^{2})dz]</math>, donde <math>Q</math> es constante. La
segunda derivada de esta funcién es <center><math>
\frac{\partial^{2}u}{\partial z^{2}}=\frac{1}{A^{3}}\left(A^{3}\frac{\partial^{2}A}{\partial z^{2}}-Q^{2}\right)\exp\left(i\int\frac{Q}{A^{2}}\partial z\right)=\left(\frac{1}{A}\frac{\partial^{2}A}{\partial z^{2}}-\frac{Q^{2}}{A^{4}}\right)u</math></center>
que al sustituir en (\ref{eq: ode u sin mu}) se obtiene de nuevo
la ecuacién de Ermakov.
}.
En una comunicacién anterior abordamos el problema de incidencia normal
([#References|references]). La ecuacién diferencial a resolverse es
la misma que \ref{eq: ode amp adi} excepto que en incidencia normal,
de la ecuación de \ref{eq: snell} <math>\sigma=0</math>.
--[[Usuario:FJ777|FJ777]] 18:48 13 ago 2008 (CDT)


La ecuación del movimiento armónico simple es:
La ecuación del movimiento armónico simple es:
Línea 184: Línea 123:
   
   
--[[Usuario:Leticia González Zamora|Letti GZ]] ([[Usuario discusión:Leticia González Zamora|discusión]]) 22:10 4 may 2013 (CDT)
--[[Usuario:Leticia González Zamora|Letti GZ]] ([[Usuario discusión:Leticia González Zamora|discusión]]) 22:10 4 may 2013 (CDT)
==Soluciones de tangente hiperbólica==
Permita que la variacién del éndice de refraccién sea <center><math>
n\left(z\right)=n_{i}+\frac{\left(n_{f}-n_{i}\right)}{2}\left(1+\mbox{tanh}\left[\frac{2}{D}\arctan\left(\frac{9}{10}\right)z\right]\right)</math></center>
donde <math>n_{2}</math> y <math>n_{1}</math> son los éndices de refraccién en las regiones
1 y 2 lejos de la interfase donde el éndice es constante y el parémetro
<math>D</math> corresponde al espesor donde el éndice varéa dentro del 90\
de sus valores iniciales y finales.
La ecuacién diferencial a resolver es entonces <center><math>
\left(2\pi\right)^{-2}\frac{\partial^{2}A_{d}}{\partial z^{2}}-\frac{1}{A_{d}^{3}}=-\left[n_{i}+\frac{\left(n_{f}-n_{i}\right)}{2}\left(1+\mbox{tanh}\left[\frac{2}{D}\arctan\left(\frac{9}{10}\right)z\right]\right)\right]^{2}A_{d}</math></center>
La condicién de frontera se establece en la condicién final. El problema
corresponde a establecer la amplitud transmitida y a partir de dicho
resultado encontrar las amplitudes incidentes y reflejadas. No es
adecuado establecer la condicién inicial como la amplitud incidente,
pues en esa regién existiré simulténeamente una onda reflejada cuyo
valor es desconocido  ([#References|references]).
Considere que la onda incidente viaja en la direccién positiva de
la <math>z</math> y el éndice de refraccién varia alrededor de <math>z=0</math>. Las condiciones
iniciales para la ecuacién diferencial son entonces <center><math>
\left.\frac{\partial A_{d}}{\partial z}\right|_{z=z_{2}}=0,\quad A_{d}\left(z_{2}\right)=A_{t}=\left(n_{f}\right)^{-1/2},\quad z_{2}\gg0</math></center>
donde <math>A_{t}</math> es la amplitud adimensional transmitida lejos de la
interfase.
===campo magnético -revisar/completar===
El campo magnético de las ecuaciones de Maxwell para un medio estético,
isotrépico y lineal es<center><math>
\nabla^{2}\mathbf{H}-\mu\varepsilon\frac{\partial^{2}\mathbf{H}}{\partial t^{2}}=-\nabla\left[\mathbf{H}\cdot\nabla\ln\mu\right]-\nabla\ln\varepsilon\times\left(\nabla\times\mathbf{H}\right)-\varepsilon\nabla\times\mathbf{J}+\nabla\ln\varepsilon\times\mathbf{\mathbf{J}}</math></center>
En ausencia de cargas y corrientes<center><math>
\nabla^{2}\mathbf{H}-\mu\varepsilon\frac{\partial^{2}\mathbf{H}}{\partial t^{2}}=-\nabla\left[\mathbf{H}\cdot\nabla\ln\mu\right]-\nabla\ln\varepsilon\times\left(\nabla\times\mathbf{H}\right)</math></center>
Mientras que si el medio esté estratificado en la direccién <math>z</math>,
entonces <math>\varepsilon\left(z\right),\mu\left(z\right)</math>. <center><math>
\nabla^{2}\mathbf{H}-\mu\varepsilon\frac{\partial^{2}\mathbf{H}}{\partial t^{2}}=-\nabla\left(H_{z}\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\right)-\frac{\partial\ln\varepsilon}{\partial z}\left(\hat{\mathbf{k}}\times\nabla\times\mathbf{H}\right).</math></center>
Si el campo es TE y la propagacién en el plano ''y-z'' , entonces
<math>\mathbf{H}=H_{x}\hat{\mathbf{i}}+H_{y}\hat{\mathbf{j}}+H_{z}\hat{\mathbf{k}}\rightarrow\mathbf{H}=H_{y}\left(y,z\right)\hat{\mathbf{j}}+H_{z}\left(y,z\right)\hat{\mathbf{k}}</math>.<center><math>
\nabla^{2}H_{y}-\mu\varepsilon\frac{\partial^{2}H_{y}}{\partial t^{2}}=-\frac{\partial H_{z}}{\partial y}\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}-\frac{\partial\ln\varepsilon}{\partial z}\left(\frac{\partial H_{z}}{\partial y}-\frac{\partial H_{y}}{\partial z}\right)</math></center>
<center><math>
\nabla^{2}H_{z}-\mu\varepsilon\frac{\partial^{2}H_{z}}{\partial t^{2}}=-\frac{\partial}{\partial z}\left(H_{z}\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\right)</math></center>
puesto que <math>\nabla\times\left[H_{y}\left(y,z\right)\hat{\mathbf{j}}+H_{z}\left(y,z\right)\hat{\mathbf{k}}\right]=\left(\frac{\partial H_{z}}{\partial y}-\frac{\partial H_{y}}{\partial z}\right)\hat{\mathbf{i}}</math>
y entonces <math>\left(\frac{\partial H_{z}}{\partial y}-\frac{\partial H_{y}}{\partial z}\right)\hat{\mathbf{k}}\times\hat{\mathbf{i}}=\left(\frac{\partial H_{z}}{\partial y}-\frac{\partial H_{y}}{\partial z}\right)\hat{\mathbf{j}}</math>.
Si escribimos explécitamente el laplaciano y la dependencia monocromética<center><math>
\frac{\partial^{2}H_{y}}{\partial y^{2}}+\frac{\partial^{2}H_{y}}{\partial z^{2}}+\mu\varepsilon\omega^{2}H_{y}=-\frac{\partial H_{z}}{\partial y}\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}-\frac{\partial\ln\varepsilon}{\partial z}\left(\frac{\partial H_{z}}{\partial y}-\frac{\partial H_{y}}{\partial z}\right),</math></center>
<center><math>
\frac{\partial^{2}H_{z}}{\partial y^{2}}+\frac{\partial^{2}H_{z}}{\partial z^{2}}+\mu\varepsilon\omega^{2}H_{z}=-\frac{\partial}{\partial z}\left(H_{z}\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\right).</math></center>
donde <math>\mu\varepsilon\omega^{2}=\frac{n^{2}}{c^{2}}\omega^{2}=n^{2}k_{0}^{2}</math>.


==Invariante==
==Invariante==

Revisión del 09:43 24 sep 2019

Ésta es una página de prueba

Vibraciones y ondas If the system shown in fig. has m= 0.010kg and s= 36 N/m , calculate (a) the angular frequency, (b) the frequency, and (c) the period. hola --mfg-wiki (discusión) 12:53 8 mayo 2015 (CDT)

$

 F = \sqrt{s \over m}

$

$ \nabla^{2}\mathbf{V}=\frac{1}{c}\frac{\partial^{2}\mathbf{V}}{\partial t^{2}}. $

\[ f = {1 \over 2\pi} \sqrt{s \over m} = 9.5 Hz \]

(c) $ T= { 2\pi} \sqrt{m \over s} = 0.10 s $

d) $ H= {{\phi} \sqrt{\lambda} \over g} +2 $ --Fernando Vazquez V. (discusión) 18:48 8 mayo 2015 (CDT)

Medios estratificados - Ecuación diferencial

Holografía

Sesebasi (discusión) 15:13 30 nov 2018 (CST)


Alejandro Juárez Toribio (discusión) 16:48 10 jul 2015 (CDT)

Medio estratificado

Medios dieléctricos con permitivdad y permeabilidad dependientes de la posicién. La dependencia espacial esté restringida a una direccién en el caso estratificado (digamos en el eje z ). Ondas monocrométicas linealmente polarizadas.

La ecuaciones de Maxwell son equivalentes ante la transformacién . De manera que solo ondas TE se necesitan analizar en detalle.

Campo Eléctrico

El campo eléctrico de las ecuaciones de Maxwell para un medio estático,

isotrópico y lineal es

En ausencia de cargas y corrientes

Mientras que si el medio esté estratificado en la direccién ,

entonces .


Si el campo es TE y la propagación en el plano y-z , entonces .

puesto que y entonces .

Si escribimos explécitamente el laplaciano y la dependencia monocromética

donde . ésta ecuacién \eqref{eq: Hy wave eq strat} es el punto de partida del tratamiento que en el B\&W se obtiene de las ecs. de Maxwell en primeras derivadas.

Considere que se pueden separar las variables

de manera que se obtiene

donde hay dos partes que dependen solamente de z y y respectivamente. Dado que éstas variables son independientes, cada una debe cumplirse para cualquier valor de la otra variable

constante . La existencia de ésta cantidad invariante es la generalizacién de la relacién de Snell para medios inhomogéneos. Las ecuaciones son

entonces para la variable y

y para la variable en z

El parametro variable sufre un corrimiento respecto al caso unidimensional para incidencia normal.

Representacién de amplitud y fase

Si se considera un medio no magnético , entonces la

ecuacién \eqref{eq: ode u} se simplifica a

La ecuación del movimiento armónico simple es: si derivamos x respecto de t, obtenemos la velocidad y si derivamos v respecto a t, ó si sacamos la doble derivada de x respecto de t obtenemos la aceleración del sistema

cuando calculamos la posición, velocidad o aceleración máxima estamos diciendo que seno o coseno(según sea el caso) están llegando a su máximo, es decir

si esto sucede, entonces tenemos una posición máxima, velocidad máxima y aceleración máxima como sigue

--Letti GZ (discusión) 22:10 4 may 2013 (CDT)

Invariante

Sean dos soluciones linealmente independientes

Del producto de \eqref{eq: U der V 2} por menos \eqref{eq: U der V 1}por

se obtiene

De manera anéloga

y

De la diferencia \eqref{eq: U V ders}-\eqref{eq:V U ders} de éstas

dos ecuaciones

Coeficientes de reflexión y transmisión

Sean , y las amplitudes complejas del campo eléctrico incidente, reflejado y transmitido.

Continuidad de las contribuciones tangenciales de los campos

y , asi como la relación entre ellos para una onda plana

Para una onda TM (transverso eléctrico) plana

Es decir, al incidir en el medio estratificado que inicia en existe una onda incidente y una reflejada. Nótese que es el campo eléctrico independiente del tiempo como se describe en la ecuación (5) \cite[sec. 1.6.1, p.52 ]{Born75}. Sin embargo, B\&W se refiere a las amplitudes complejas \cite[sec. 1.6.3, p.59-60]{Born75} iguales a los campos.

El campo en la ec. (46) \cite[sec. 1.6.3, p.60]{Born75} se escribe el argumento de como que es la última capa; nosotros preferimos escribir (la última capa) donde ya solamente hay onda transmitida.

==

La primera derivada de \eqref{eq: ode U} se puede eliminar mediante

la transformación , entonces la primera derivada es

mientras que la segunda derivada es

que podemos reagrupar como

La ecuacién diferencial\eqref{eq: ode U} es entonces\begin{multline*} \frac{\partial^{2}u}{\partial z^{2}}+\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\frac{\partial u}{\partial z}+\left(\frac{1}{4}\left(\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\right)^{2}+\frac{1}{2}\frac{\partial^{2}\ln\mu}{\partial z^{2}}\right)u\\ -\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\left(\frac{\partial u}{\partial z}+\frac{1}{2}u\frac{\partial\ln\mu}{\partial z}\right)+\left(n^{2}k_{0}^{2}-\sigma^{2}k_{0}^{2}\right)u=0,\end{multline*}

que simplifica a


Solo estoy de curioso pero vamos a ver si entendi bien. --FJ777 18:47 13 ago 2008 (CDT)

--Kanon1106 20:56 20 ene 2009 (CST)

Maxwell

Comencemos con las ecuaciones de Maxwell para un medio arbitrario (unidades del SI)

donde es el desplazamiento eléctrico, el desplazamiento magnético, el campo magnético y el campo eléctrico. En la ausencia de cargas libres pero permitiendo la existencia de corrientes, las ecuaciones anteriores devienen

donde las ecuaciones \ref{eq:div B} y \ref{eq:rot E} permanecen inalteradas.


relaciones constitutivas

Establecen la relación entre los campos y los desplazamientos. La permitividad y permeabilidad son:

  • independientes del campo para medios lineales o campos con amplitud pequeña
  • escalares para medios isotrópicos
  • independientes del espacio para medios homogéneos
  • independientes del tiempo para medios no dispersivos
  • cantidades puramente reales para medios sin abosorción

Consideremos un medio isotrópico:

De la ecuación (div D =0}), se obtiene:

Un resultado análogo es cierto para la permeabilidad puesto que y el rotacional de ésta expresión puede reescribirse como:

Las ecuaciones de Maxwell pueden entonces combinarse para obtener:

características del medio

Si el medio es magnéticamente homogéneo, independiente del tiempo y el campo, el gradiente de la permeabilidad y su derivada temporal son cero creo que que que que

para un medio no magnético la permeabilidad es aquella del vacío .

Si la permitividad es independiente del tiempo, se obtiene

Para un medio homogéneo

se obtiene la ecuación de onda.

Funcion bicontinua: se dice que una funcion es bicontinua si tanto ella como su inversa son continuas --Wendy 03:25 29 oct 2010 (UTC)

We present an identity of products that reduces to Lagrange’s identity when a series expansion to fourth order terms are considered. Sixth and higher order terms produce other series identities.

\[ E=mc^{2} \]

Gsfwiki (discusión) 11:12 25 sep 2018 (CDT)

La información completa de la imagen queda registrada por cualquier parte del holograma.

Sesebasi (discusión) 22:17 2 dic 2018 (CST)

introduction

Normed division algebras require that the norm of the product is equal to the product of the norms. Lagrange’s identity exhibits this equality. Due to Hurwitz theorem, it admits this interpretation only for algebras isomorphic to the real numbers , complex numbers , quaternions and octonions . If divisors of zero are allowed, many other algebraic structures in are possible. Two such possibilities for hyperbolic numbers has been introduced by Fjelstad and Gal and more recently by Catoni et al. . Another approach has been presented in the context of a deformed Lorentz metric. This latter proposal is based on a transformation stemming from the product operation and magnitude definition in hyperbolic scator algebra . The product identity used as a starting point here, is a consequence of the equality for scator algebras.

Lagrange’s identity can be proved in a variety of ways . Most derivations use the identity as a starting point and prove in one way or another that the equality is true. In the present approach, Lagrange’s identity is actually derived without assuming it a priori. The pseudo-norm of the product identity used in the derivation has the strength to imply an infinite number of identities. An example when sixth order terms are retained is shown here. The ease of the derivation has induced us to present it for complex numbers.

Lagrange’s identity for complex numbers

Let be complex numbers and the overbar represents complex conjugate.

The product identity reduces to the complex Lagrange’s identity when fourth order terms, in a series expansion, are considered.

Expand the product on the LHS of the product identity in terms of series[1] up to fourth order

i=1n(1-ai|ai-bi|bi+ai|aibi|bi)=1-i=1n(ai|ai+bi|bi)+i=1nai|aibi|bi
+i<jn(ai|aiaj|aj+bi|bibj|bj)+i<jn(ai|aibj|bj+aj|ajbi|bi)+O5+.[eq:series LHS complex O5]

The two factors on the RHS are also written in terms of series

i=1n(1-ai|ai)i=1n(1-bi|bi)=(1-i=1nai|ai+i<jnai|aiaj|aj+O5+)
(1-i=1nbi|bi+i<jnbi|bibj|bj+O5+).

The product of this expression up to fourth order is

i=1n(1-ai|ai)i=1n(1-bi|bi)=1-i=1n(ai|ai+bi|bi)
+(i=1nai|ai)(i=1nbi|bi)+i<jn(ai|aiaj|aj+bi|bibj|bj)+O5+.[eq:series RHS complex O5]

Substitution of eq:series LHS complex O5 and eq:series RHS complex O5 in the product identity give The product of two conjugates series can be expressed as series involving the product of conjugate terms[2], thus

(i=1naibi)(i=1naibi)-i<jn(aibi|aj|bj+|ai|biajbj)+i<jn(ai|aibj|bj+aj|ajbi|bi)
=(i=1nai|ai)(i=1nbi|bi).

The terms of the last two series on the LHS are grouped as in order to obtain the complex Lagrange’s identity In terms of the modulii,

other identities

The non trivial identities for real numbers obtained to sixth order series expansion of the product identity are and its counterpart, obtained by interchanging the variables and .'

Expand the product identity in series up to sixth order. The LHS is

i=1n(1-ai2-bi2+ai2bi2)=1+i=1n(-ai2-bi2+ai2bi2)
+i<jn(-ai2-bi2+ai2bi2)(-aj2-bj2+aj2bj2)
+i<j<kn(-ai2-bi2+ai2bi2)(-aj2-bj2+aj2bj2)(-ak2-bk2+ak2bk2)+O7+.

Consider only the sixth order terms

O6(LHS)=-i<jn[ai2aj2(bi2+bj2)+bi2bj2(ai2+aj2)]-i<j<knai2aj2ak2+bi2bj2bk2
-i<j<kn(ai2aj2bk2+ai2bj2ak2+bi2aj2ak2)-i<j<kn(ai2bj2bk2+bi2aj2bk2+bi2bj2ak2)

The RHS of the product identity is similarly expanded in series up to sixth order

i=1n(1-ai2)i=1n(1-bi2)=(1-i=1nai2+i<jnai2aj2-i<j<knai2aj2ak2+O7+)
(1-i=1nbi2+i<jnbi2bj2-i<j<knbi2bj2bk2+O7+),

and only sixth order terms retained

O6(RHS)=-i<j<knai2aj2ak2-i<j<knbi2bj2bk2-(i=1nai2)(i<jnbi2bj2)-(i=1nbi2)(i<jnai2aj2).

These two results are equated for equal powers of . The terms and give trivial identities whereas the terms involving and give the non trivial sixth order identities

Prueba 1

Ecuaciones de Maxwell

--Tlacaelel Cruz (discusión) 21:26 8 mayo 2015 (CDT)

Prueba de arhivos(.svg)

Figura de SVG

Nota: el formato de archivo permitivo es (.svg) otra extension de archivos vectoriales es (.svgz) pero no lo soporta la pagina

--Tlacaelel Cruz (discusión) 18:51 26 nov 2015 (CST)


conclusions

Lagrange’s identity for complex numbers has been obtained from a straight-forward product identity. The procedure is elementary and very economical. A derivation for the reals is obviously even more succinct. In a wider context, this product identity can be seen as a consequence of the relationship for scator algebras. Since the Cauchy–Schwarz inequality is a particular case of Lagrange’s identity , this proof is yet another way to obtain the CS inequality.

1

fjelstad+gal1998 P. Fjelstad and S. G. Gal. n-dimensional hyperbolic complex numbers. Adv. Appl. Clifford Alg., 8(1):47–68, 1998.

catoni2005 F. Catoni, R. Cannata, E. Nichelatti, and P. Zampetti. Commmutative hypercomplex numbers and functions of hypercomplex variable: a matrix study. Advances in Applied Clifford Algebras, 15(2):183–212, 2005.

fernandez-guasti20112 M. Fernández-Guasti. Alternative realization for the composition of relativistic velocities. In Optics and Photonics 2011, volume 8121 of The nature of light: What are photons? IV, page 812108–1–11. SPIE, 2011.

Steele2004 J. Michael Steele. Cauchy-Schwarz master class: an introduction to the art of mathematical inequalities. CUP, 2004.

  1. Recall that products of the form can be expanded in terms of sums as where means terms with order three or higher in .
  2. The conjugate series product is .