在空間直角坐標系中有三度,就是題目中給出的梯度、散度、旋度,為了計算方便,引入一個算子叫del,或者nabla,就是對三個坐標求導數(shù)構成的一個向量,這個算子經(jīng)常和函數(shù)向量做內(nèi)積運算。比如這個算子應用到一個三元函數(shù)上,就得到了一個函數(shù)沿著三個方向偏導數(shù)的向量,這個向量的方向往往稱為曲面的法向量,取了一個名字叫做該函數(shù)的梯度;如果有一個向量函數(shù),向量函數(shù)與del作內(nèi)積,就得到了一個和式,這個和式叫做該向量函數(shù)的散度,散度通常是流體力學中流體的源和匯有關的一個概念,源一般是散度大于0,從該點往外擴散,這個點就像光源一樣,光往外散射出去了,如果散度是小于0,這個點就是匯了,光線全往這個點匯聚,凸透鏡的聚點就是這樣的例子,還有宇宙中的黑洞也是這個匯的例子,如果散度等于0,這個場就是無源無匯場。另外向量函數(shù)一種常用的算子運算為旋度,它表示流體中的旋轉(zhuǎn)量,環(huán)流量。具體的表示方式如下(第一個是算子del,或者讀nabla;第二個是函數(shù)的梯度表示,第三個是散度,第四個是旋度): 旋度為了方便計算和記憶,有時也寫成行列式的形式如下: 利用多元函數(shù)偏導數(shù)的概念和性質(zhì),很容易可以證明del算子的一些常用的性質(zhì),這些性質(zhì)在該算子的應用計算中有廣泛的應用。具體的形式給出來如下: 梯度、散度、旋度有如下一些重要的性質(zhì), 在工程物理等很多領域內(nèi),方程的解或者數(shù)學物理方程,用這些算子的表示方法會變得更加方便和簡潔,通俗而易懂,但是如果不熟悉這些算子的本質(zhì)和意義,那樣的方程和解就是天書一樣的存在了,我們要作主人,利用古代的數(shù)學經(jīng)典,認識它掌握它,用這些精華的算子理論去改造新世界,發(fā)現(xiàn)新世界。 |
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