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2024年4月16日发(作者:霹雳天越普通话版在哪里可以看)
1。梯度 gradient
设体系中某处的物理参数(如温度、速度、浓度等)为w,在与其垂直距离的dy处
该参数为w+dw,则称为该物理参数的梯度,也即该物理参数的变化率.如果参数为速度、
浓度或温度,则分别称为速度梯度、浓度梯度或温度梯度。
在向量微积分中,标量场的梯度是一个向量场。标量场中某一点上的梯度指向标量场
增长最快的方向,梯度的长度是这个最大的变化率.更严格的说,从欧氏空间Rn到R的函
数的梯度是在Rn某一点最佳的线性近似。在这个意义上,梯度是雅戈比矩阵的一个特殊
情况。
在单变量的实值函数的情况,梯度只是导数,或者,对于一个线性函数,也就是线的斜率.
梯度一词有时用于斜度,也就是一个曲面沿着给定方向的倾斜程度。可以通过取向量
梯度和所研究的方向的点积来得到斜度.梯度的数值有时也被成为梯度.
在二元函数的情形,设函数z=f(x,y)在平面区域D内具有一阶连续偏导数,则对于
每一点P(x,y)∈D,都可以定出一个向量
(δf/x)*i+(δf/y)*j
这向量称为函数z=f(x,y)在点P(x,y)的梯度,记作gradf(x,y)
类似的对三元函数也可以定义一个:(δf/x)*i+(δf/y)*j+(δf/z)*k 记为grad
[f(x,y,z)]
2.散度
气象学中指:
散度指流体运动时单位体积的改变率。简单地说,流体在运动中集中的区域为辐合,运
动中发散的区域为辐散。用以表示的量称为散度,值为负时为辐合,此时有利于天气系统
的的发展和增强,为正时表示辐散,有利于天气系统的消散。表示辐合、辐散的物理量为
散度.
微积分学→多元微积分→多元函数积分中:
设某量场由 A(x,y,z) = P(x,y,z)i + Q(x.y,z)j + R(x,y,z)k 给出,其中 P、Q、
R 具有一阶连续偏导数,∑ 是场内一有向曲面,n 是 ∑ 在点 (x,y,z) 处的单位法向量,
则 ∫∫A·ndS 叫做向量场 A 通过曲面 ∑ 向着指定侧的通量,而 δP/δx + δQ/δy + δR/
δz 叫做向量场 A 的散度,记作 div A,即 div A = δP/δx + δQ/δy + δR/δz。
上述式子中的 δ 为偏微分(partial derivative)符号.
3旋度
表示曲线、流体等旋转程度的量
4.矢量和标量场
假设有一个三维空间,显然空间的每一个点都能用坐标(x, y, z)唯一地标识出来。
假如给空间的每一个点都赋予一个数字,那么整个空间就充满了数字。此时,这个充满数
字的三维空间在数学上就叫做“场”。
上述的场叫做标量场,因为单纯的一个数字叫做“标量(scalar)”。如果我们给空间的
每一个点都赋予一个矢量(vector),即一个既有大小,又有方向的东西,那么整个空间就变
成充满了矢量,这个空间就叫做矢量场.
矢量场中的每一点都对应于一个矢量,而矢量能够根据规则进行各种运算,例如加、减
和乘等(数学上没有矢量的除法)。
显然,我们可以对整个矢量场中的每一个矢量同时进行某种运算,例如同时将它们乘
以一个数,或加上一个数等。但是我们可以对整个矢量场进行一些更复杂的运算,其中散
度就是其中一种。
三维空间中的一个矢量可以沿x、y和z方向分解,现假设空间的某一点被赋予的矢量
能够沿着这3个方向分解为大小为P、Q和R的三个分量,表示为(P,Q,R)。注意,由
于空间中每个点被赋予的矢量一般来说是不同的,所以P、Q和R的大小在空间的不同的点
一般有不同的值,也就是说P、Q和R中每一个都是x、y和z的函数.
对三维矢量场来说,我们可以对其中一个点的矢量,假设为(P,Q,R)进行以下操作:
1、求出dP/dx+dQ/dy+dR/dz的值,其中dP/dx表示求P对x的一阶偏导数,其余
雷同;
2、将这个值赋予这个点
对整个矢量场的每个点均进行以上运算,就等于给整个三维空间的每个点都赋予了一
个值,于是我们就得出了一个新的标量场,这个标量场就叫做原来的矢量场的散度
(divergence),这种运算就叫做“对矢量场取散度”。
除了散度运算以外,我们还可以对矢量场进行其它的运算,例如旋度运算(curl)。
跟散度运算不同,旋度运算的结果不是标量场,而是另一个矢量场.
而涡度就是一个速度场的旋度,显然涡度是一个矢量场的一个类型.
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