$ 10. ДРУГИЕ СИСТЕМЫ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ОРТОГОНАЛЬНЫХ КООРДИНАТ В ПРОСТРАНСТВЕ
Кратко рассмотрим здесь еще и другие системы пространственных ортогональных координат, используемых в ряде вопросов математической физики.
63. Сферо-конические координаты.
Криволинейные координаты
связанные с декартовыми прямоугольными координатами
соотношениями:
причем —
называются сферо-коническими. Как видно из соотношений (2.50), эти координаты «родственны» эллипсоидальным координатам (см. § 9). Координатными поверхностями служат:
— сфера:
с центром в начале координат
2)
— эллиптический конус:
с вершиной в начале координат и с осью, расположенной на оси
3)
— эллиптический конус:
с вершиной в начале координат и с осью, расположенной на оси
Каждый октант пространства
например первый:
с помощью формул (2.50) гомеоморфно отображается в область пространства
определяемую неравенствами:
(бесконечный прямоугольный параллелепипед). Доказательство этого предложения вполне аналогично доказательству, проведенному для эллипсоидальных координат (§ 9). Повторяя в точности рассуждения, приводившиеся для эллипсоидальных координат, убеждаемся, что система
сферо-конических координат ортогональная. Для величин
и Н находим выражения:
значит,
Для элементов длины, площади поверхности и объема имеем:
где
Здесь, так же как и в случае эллипсоидальных координат, можно расширить область гомеоморфизма в пространстве
посредством униформизируюхщих переменных
связанных с переменными
с помощью эллиптических функций. При этом может быть достигнуто и упрощение выражений для элементов длины, площади поверхности и объема.