Intrinsic volumes of ellipsoids
[Внутренние объемы эллипсоидов]
A. Gusakovaa,
E. Spodarevb,
D. Zaporozhetsc a Institute of Mathematical Stochastics, Münster University, Orléans-Ring 10, 48149 Münster, Germany
b Institute of Stochastics, Ulm University, Helmholtzstr 18, 89069 Ulm, Germany
c St. Petersburg Department of Steklov Institute of Mathematics, 27 Fontanka, St. Petersburg, Russia
Аннотация:
Выводится явная формула для внутренних объемов эллипсоидов в
$\mathbb R^d$,
$d\ge 2$, в терминах эллиптических интегралов. Именно, для эллипсоида
${\mathcal E}\subset \mathbb R^d$ с полуосями
$a_1,\ldots, a_d$ показано, что для всех
$k=1,\ldots,d$ выполнено
\begin{align*} V_k({\mathcal E})&=\kappa_k\sum_{i=1}^da_i^2s_{k-1}(a_1^2,\dots,a_{i-1}^2,a_{i+1}^2,\dots,a_d^2) &\times\int\limits_0^{\infty}{t^{k-1}\over(a_i^2t^2+1)\prod_{j=1}^d\sqrt{a_j^2t^2+1}} \rm{d}t, \end{align*}
где
$s_{k-1}$ есть
$(k-1)$-й элементарный симметрический многочлен и
$\kappa_k$ обозначает объем
$k$-мерного единичного шара. В случае малых и больших
$k$, когда формулы выглядят наиболее просто, приведены примеры. В качестве приложения выведены новые формулы для среднего
$k$-мерного объема случайного
$k$-симплекса в эллипсоиде и для гауссовского
$k$-симплекса. Библ. – 33 назв.
Ключевые слова:
выпуклое тело, внутренний объем, смешанный объем, функционал Минковского, опорная функция, смешанный дискриминант, эллипсоид, полярный эллипсоид, гипергеометрическая $R$-функция, тождество Вайнштейна–Ароншайна.
УДК:
519
Поступило: 01.11.2022
Язык публикации: английский