問候

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2009年6月15日 星期一

向量積分學

  向量積分學中最常見的有Gauss散度定理與Stokes定理。前者為∫▽.V[F] dV=∮V[F].dV[S],表示V[F]之散度在空間中某一區域R之體積分等於V[F]對區域R之封閉邊界曲面S的面積分(穿過S的總通量)。後者為∫▽×V[F].d V[S]=∮V[F].dV[r],表示V[F]之旋度在空間中某一曲面區域之面積分等於V[F]對此區域之封閉邊界曲線c的線積分(在c上之環流量)。
  當V[F]在原點為奇異點時,封閉曲面積分可化成立體角之積分,此時Gauss散度定理不成立,而物理上常以δ函數來描述,使Gauss散度定理依然成立。當V[F]在原點為奇異點時,封閉曲線積分可化成純角度之積分,此時Stokes定理不成立。在Stokes定理中,如▽×V[F]=0,且積分區域不含奇異點,則∮V[F].dV[r]=0,此時積分[∫a~b]V[F].dV[r]只和給定的兩點a、b有關,跟此二點間的路徑無關(一般此積分與路徑有關),且此時V[F]可表成某個純量函數的梯度,即V[F]=▽Φ。
  最後看Helmholtz唯一性定理:如V[F]滿足▽.V[F]=D與▽×V[F]=V[C],純量函數D與向量函數V[C]給定,如D與V[C]在r趨近於無限遠時,比1/r^2更快趨近於零,且V[F]在r趨近於無限遠時,也比1/r更快趨近於零,則V[F]有唯一解:-▽U+▽×V[W],其中U=(1/4π)∫D(V[r`])/| V[r]-V[r`]|dV`,V[W]=(1/4π)∫V[C](V[r`])/| V[r]-V[r`]|dV`,對整個空間作積分。

君不見 2009-06-15申時

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