Fresnel integrali

**Fresnel integrali**, *S*(*x*) ve *C*(*x*), iki transendental fonksiyon'dur. Augustin-Jean Fresnel'e atfedilmiştir ve optikte kullanılmaktadır. Yakın alan Fresnel difraksiyon fenomeninde ortaya çıkar; aşağıdaki integral gösterimi ile tanımlanırlar:

:S(x)=\int_0^x \sin(t^2)\,dt,\quad C(x)=\int_0^x \cos(t^2)\,dt.

*S*(*x*) ve *C*(*x*)'in eşzamanlı parametrik çizimleri, ** Cornu spirali** veya **klotoid** olarak bilinen Euler spirali'dir.

## Tanım

Fresnel integralinin kuvvet serisi açılımı bütün *x* 'ler için yakınsaktır:

:S(x)=\int_0^x \sin(t^2)\,dt=\sum_{n=0}^{\infin}(-1)^n\frac{x^{4n+3}}{(4n+3)(2n+1)!},
:C(x)=\int_0^x \cos(t^2)\,dt=\sum_{n=0}^{\infin}(-1)^n\frac{x^{4n+1}}{(4n+1)(2n)!}.

\frac{\pi}{2}t^2 ifadesi Abramowitz ve Stegun gibi bazı yazarlar (denk. 7.3.1 – 7.3.2) tarafından *S*(*x*) ve *C*(*x*)'i tanımlayan integrallerin argümenti olarak kullanılır. Bu fonksiyonların eldesi için, yukarıdaki integraller ve *x* argümenti \sqrt{\frac{2}{\pi}} ile bölünür. 
## Euler spirali

**Euler [[spirali]]**,aynı zamanda **Cornu spiral**i olarak da bilinir. veya **clothoid** denir,*S*(*t*) ye karşı *C*(*t*) olarak bir parametrik koordinat tarafından yaratılan grafiktir.Cornu spirali Marie Alfred Cornu tarafından bilim ve mühendislikte bir nomogram olarak kırınım hesabı şeklinde yaratılmış idi..

Fresnel integralinin tanımı, sonsuzküçük *dx* ve *dy* olmak üzere:
:  dx = C'(t)dt = \cos(t^2) dt \,

:  dy = S'(t)dt = \sin(t^2) dt \,

Böylece orijinden  spiralin uzunluk ölçümü şöyle  ifade edilebilir:

: L = \int_0^t {\sqrt {dx^2 + dy^2}} = \int_0^t{dt} = t 

Bu, parametresi orijinden (0,0) ve sonsuz uzunluğu   Euler spirali idi. Spiral boyunca bu vektör  aynı zamanda  birim tanjent vektör olarak ifade edilir,θ =  olarak alınıyor.eğrinin uzunluğu t dir, eğrilik, \kappa olarak ifade edilebilir:
:  \kappa = \tfrac {1}{R} = \tfrac {d\theta}{dt} = 2t 

Ve eğriliğin değişim oranı ile birlikte eğrinin uzunluğu:
: \tfrac {d^2\theta}{dt^2} = 2 

Euler spiralinin bir özelliği  eğriliğidir.Herhangi bir noktanın orijinden ölçümü spiral boyunca mesafeyle orantılıdır. Bu özellik kullanılarak Karayolu ve demiryolu mühendisliğinde geçiş eğrisi kullanılır.

bir araç birim hızda spiral takip ediyorsa yukardaki türev içinde  aynı zamanda zamanı temsil eder.Bu aracın spiralde izleyeceği yol sabit hız sabit bir oranda açısal hız olacak.

Euler spirali bölümünden yapan adına "clothoid döngüsü olarak" roller-coaster döngüsü şeklinde bilinir 
## Özellikleri
* *x* ın fonksiyonu *C*(*x*) ve *S*(*x*) Tek fonksiyon'dur.
* *C* ve *S* Tam fonksiyondur.
* Kuvvet serisi açılımı kullanılarak,karmaşık sayı boyutuna genişletilebilir ve kompleks değişkenlianalitik fonksiyon adını alır.Fresnel integrali hata fonksiyonu'na genişletilebilir:

::S(x)=\frac{\sqrt{\pi}}{4} \left( \sqrt{i}\,\operatorname{erf}(\sqrt{i}\,x) + \sqrt{-i}\,\operatorname{erf}(\sqrt{-i}\,x) \right)
::C(x)=\frac{\sqrt{\pi}}{4} \left( \sqrt{-i}\,\operatorname{erf}(\sqrt{i}\,x) + \sqrt{i}\,\operatorname{erf}(\sqrt{-i}\,x) \right).

**C*(*x*) ve *S*(*x*) integrallerinin tanımı terimlerin içinde kapalı form temel fonksiyonu terimleri içinde, özel durumlar dışında geliştirilemez. Bu fonksiyonlar limit'ler *x* sonsuza giderken bilinebilir:

::\int_{0}^{\infty} \cos t^2\,dt = \int_{0}^{\infty} \sin t^2\,dt = \frac{\sqrt{2\pi}}{4} = \sqrt{\frac{\pi}{8}}.

### Geliştirme

*C* ve *S*in limiti karmaşık analiz metodu ile açısının eğimi sonsuza giderken bulunabilir. Burada kullanılan fonksiyonun kontür integrali:

:e^{-\frac{1}{2}t^2}

karmaşık düzlem içindeki sektör-şeklindeki  bölge  pozitif *x*-ekseni tarafından, *y*&nbsp;=&nbsp;*x*, *x* ≥ 0,yarı-ekseni ve sınır etrafındaki orijin merkezi *R* yarıçaplı dairedir.

integral boyunca *R* sonsuza giderken, dairesel yay eğimi 0'dır, Gauss integrali'nin gerçel-eksen boyunca integral eğimi

: \int_{0}^{\infty} e^{-\frac{1}{2}t^2}dt = 
\sqrt{\frac{\pi}{2}}, 

ve sonrası  rutin dönüşümleri, integral boyunca ilk çeyrek açıortayı Fresnel integralinin limiti ile ilişkili olabilir.

### Genelleme

Fresnel integrali aşağıdaki fonksiyon tarafından genelleştirilebilir.

\int_0^\infty\sin(x^a)\ dx = \frac{\Gamma\left(\frac{1}{a}\right)\sin(\frac{\pi}{2a})}{a}

bununla birlikte sol-yanda *a>1* için yakınsak  ve sağ-yanda tüm düzlemin \Gamma(a^{-1}) 'nın yalancı kutuplarının analitik uzantıları daha az olacaktır

## Ayrıca bakınız
* Matematiksel fonksiyonların listesi
* Augustin-Jean Fresnel
* Fresnel bölgesi
* Tam geçiş eğrisi
* Euler spirali
* Bölge yüzeyi

## Kaynakça
* 
* 
* R. Nave, The Cornu spiral , *Hyperphysics* (2002) *(Uses πt²/2 instead of t².)*
* Milton Abramowitz and Irene A. Stegun, eds. *[[Handbook of Mathematical Functions]] with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables.* New York: Dover, 1972. *[http://www.math.sfu.ca/~cbm/aands/page_297.htm (See Chapter 7)] *
*