在空间直角坐标系中有三度,就是题目中给出的梯度、散度、旋度,为了计算方便,引入一个算子叫del,或者nabla,就是对三个坐标求导数构成的一个向量,这个算子经常和函数向量做内积运算。比如这个算子应用到一个三元函数上,就得到了一个函数沿着三个方向偏导数的向量,这个向量的方向往往称为曲面的法向量,取了一个名字叫做该函数的梯度;如果有一个向量函数,向量函数与del作内积,就得到了一个和式,这个和式叫做该向量函数的散度,散度通常是流体力学中流体的源和汇有关的一个概念,源一般是散度大于0,从该点往外扩散,这个点就像光源一样,光往外散射出去了,如果散度是小于0,这个点就是汇了,光线全往这个点汇聚,凸透镜的聚点就是这样的例子,还有宇宙中的黑洞也是这个汇的例子,如果散度等于0,这个场就是无源无汇场。另外向量函数一种常用的算子运算为旋度,它表示流体中的旋转量,环流量。具体的表示方式如下(第一个是算子del,或者读nabla;第二个是函数的梯度表示,第三个是散度,第四个是旋度): 旋度为了方便计算和记忆,有时也写成行列式的形式如下: 利用多元函数偏导数的概念和性质,很容易可以证明del算子的一些常用的性质,这些性质在该算子的应用计算中有广泛的应用。具体的形式给出来如下: 梯度、散度、旋度有如下一些重要的性质, 在工程物理等很多领域内,方程的解或者数学物理方程,用这些算子的表示方法会变得更加方便和简洁,通俗而易懂,但是如果不熟悉这些算子的本质和意义,那样的方程和解就是天书一样的存在了,我们要作主人,利用古代的数学经典,认识它掌握它,用这些精华的算子理论去改造新世界,发现新世界。 |
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