152ZFG Základy fyzikální geodézie - úloha4: Porovnání verzí
Řádek 21: | Řádek 21: | ||
<math>\left [n(n+1) \sin\theta - \frac{m^2}{\sin\theta} \right] P_{n,m} + \cos \theta P_{n,m}^' + \sin \theta P_{n,m}^{''} = 0</math>. | <math>\left [n(n+1) \sin\theta - \frac{m^2}{\sin\theta} \right] P_{n,m} + \cos \theta P_{n,m}^' + \sin \theta P_{n,m}^{''} = 0</math>. | ||
'''pozn.''' | ==Doplňkové materiály== | ||
[http://www.ipgp.fr/~wieczor/SHTOOLS/www/conventions.html Přehled normalizací] | |||
[http://mathworld.wolfram.com/AssociatedLegendrePolynomial.html Legendreovy fce na Mathworld] | |||
'''pozn.''' | |||
Na webu naleznete převážně jiné ("klasické") znění této rovnice lišící se transformací vnitřního parametru <math>\cos \theta</math>, kterou my zde nezavádíme. (viz [http://en.wikipedia.org/wiki/Associated_Legendre_function Associated Legendre function na wikipedii]). | |||
==Numerické zadání úlohy== | ==Numerické zadání úlohy== |
Verze z 4. 4. 2011, 11:38
Zadání úlohy
Pro zadanou zeměpisnou šířku vygenerujte rekurentními vzorci normované Legendreovy přidružené funkce a jejich 1. a 2. derivace, kde zvolte . Úspešnost řešení otestujte dosazením do Legendreovy diferenciální rovnice a spočtete základní charakteristiky přesnosti (střední hodnotu odchylky a RMS). Dále pro zadaný stupeň a řád určete průběh Legendreovy přidružené funkce s měnící se zeměpisnou šířkou a totéž proveďte jak s Legendreovým polynomem (m=0) příslušného stupně, tak pro m=n. Výsledky graficky zobrazte a diskutujte v závěru (průběh funkce, počet nulových bodů, proč je výhodné použít rekurentní vztahy oproti přímé definici ...).
Rekurence pro Legendreovy přidružené/asociované funkce (LAF)
Při počítání rekurentními vztahy vyjdeme z normovaných hodnot LAF pro nejnižší stupně a řády, tj. a , kde , a značí polární úhel . Rozdělením rekurence na tři části v rámci trojúhelníkového schéma (viz cvičení) píšeme:
Diagonální prvky:
, kde
Subdiagonální prvky:
, kde
Obecné prvky:
, kde a
Totožnou rekurenci v trošku jiném zápisu najdete např. na stránkách cvičení Vyšší geodézie zde. Derivací rekurentních vztahů podle (viz cvičení) lze obdržet rekurence pro 1. a 2. derivace LAF. Tímto postupem jsou postupně vygenerovány 0., 1. a 2. derivace LAF, které lze kontrolně dosadit do Legendreovy diferenciální rovnice v odpovídajícím tvaru:
.
Doplňkové materiály
pozn. Na webu naleznete převážně jiné ("klasické") znění této rovnice lišící se transformací vnitřního parametru , kterou my zde nezavádíme. (viz Associated Legendre function na wikipedii).
Numerické zadání úlohy
číslo zadání | n,m | číslo zadání | n,m | ||
1 | 26 | 15,4 | 23 | -5 | 17,8 |
2 | 25 | 15,5 | 24 | -6 | 17,9 |
3 | 24 | 15,6 | 25 | -7 | 17,10 |
4 | 23 | 15,7 | 26 | -8 | 17,11 |
5 | 22 | 15,8 | 27 | -9 | 17,12 |
6 | 21 | 15,9 | |||
7 | 20 | 15,10 | |||
8 | 19 | 15,11 | |||
9 | 18 | 15,12 | |||
10 | 17 | 16,4 | |||
11 | 16 | 16,5 | |||
12 | 15 | 16,6 | |||
13 | 14 | 16,7 | |||
14 | 13 | 16,8 | |||
15 | 12 | 16,9 | |||
16 | 11 | 16,10 | |||
17 | 10 | 16,11 | |||
18 | 9 | 16,12 | |||
19 | 8 | 17,4 | |||
20 | 7 | 17,5 | |||
21 | 6 | 17,6 | |||
22 | 5 | 17,7 |