III.10. Вырожденные эллиптические координаты.
Одним из семейств координатных поверхностей служат эллипсоиды вращения вокруг оси
по отдельности рассматриваются два случая: первый, когда ось вращения эллипсоида является его меньшей осью (сжатые эллипсоиды, сфероиды), второй — его большей осью.
1°. Связь цилиндрических координат с криволинейными
задается формулами
Координатными поверхностями
служат сжатые эллипсоиды вращения, а
однополые гиперболоиды вращения вокруг оси
Два взаимно ортогональных семейства кривых в меридиональном сечении
представляют эллипсы
и софокусные с ними гиперболы
«Эллипсоид», на котором
вырождается в круговую пластинку радиуса а
на «верхней» стороне которой
а на «нижней»
«Гиперболоид»
представляет часть плоскости
вне круга радиуса
Окружность
в плоскости
является геометрическим местом фокусов поверхностей (III. 10.2), (III. 10.3) (фокальный круг). На нем
Область задания параметров
при решении краевых задач для эллипсоидов определяется неравенствами
а для гиперболоидов — неравенствами
Коэффициенты Ляме вычисляются по формулам (III. 9.5):
так что якобиан преобразования оказывается равным
и фокальный круг является особой линией преобразования.
Выражения единичных векторов триэдра касательных к координатным линиям
или, что
рассматриваемом случае ортогональной системы) то же самое, нормалей к поверхностям
через единичные векторы цилиндрической системы задаются формулами
Приведем еще выражение лапласиана скаляра; по (III. 5.5) имеем
2°. Для второй координатной системы — системы вытянутого эллипсоида
и ортогональные семейства кривых в меридиональной плоскости
представляют эллипсы
и софокусные с ними двуполые гиперболоиды
с общими фокусами в точках
на оси
Областью задания переменных
служит
«Эллипсоид»
вырождается в отрезок
оси
а «гиперболоиды»
— в полупрямые
этой оси. Коэффициенты Ляме равны
Выражение лапласиана имеет вид