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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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、進而影響方程組壓縮程度。立方晶格等效電阻系列第五篇。
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。
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。
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。

一個正方體的 12 條邊上各有一顆電阻 R,體對角線兩端的等效電阻是多少?從節點電壓法出發,用對稱性把 6 個內部未知電位壓縮成 2 個,列 KCL 方程式得出 5R/6。立方晶格等效電阻系列第一篇。