|
||||
Мы ввели три основные операции, связанные со скалярными и векторными полями. Это градиент скалярного поля, дивергенция и ротор векторного поля. Можно ли к полученным в результате векторным и скалярным полям применять операции теории поля повторно,и к чемуМы ввели три основные операции, связанные со скалярными и векторными полями. Это градиент скалярного поля, дивергенция и ротор векторного поля. Можно ли к полученным в результате векторным и скалярным полям применять операции теории поля повторно,и к чему это приведёт? Очевидно, что изначально участвующие объекты должны быть дважды дифференцируемыми, а применение операции осмысленным. Нельзя взять ротор от дивергенции, так как дивергенция-скаляр, а ротор применим только к векторному полю. Удобнее всего повторные операции теории поля представить в виде таблицы:
Векторное поле А | ||||
Grad | div | rot | ||
grad | grad div A | |||
div | DU | div rot Aº0 | ||
rot | rot grad Uº0 | grad div A -D A |
Проверим снача тождество . В силу определения дивергенции и ротора имеем
.
То есть, эта повторная операция может быть истолкована как смешанное произведение векторов-ориентированный объём,который раве нулю, если два вектора, образующих его, совпадают.
DEF 6. Дважды дифференцируемое векторное поле B называется соленоидальным (трубчатым),если .
Теорема 2. Для того, чтобы поле было соленоидальным, необходимо и достаточно, чтобы существовало поле A такое,что .A-называется векторным потенциалом поля /
Займёмся теперь тождеством .В силу определения:
Последнее равенство становится понятным,если вспомнить,что
, так как -дважды дифференцируемая функция,и,следовательно,смешанные произведения равны.
DEF 7. Дважды дифференцируемое поле А называется потенциальным,если .
Теорема 3. Для того, чтобы векторное поле А было потенциальным,необходимо и достаточно,чтобы существовало скалярное поле такое,что .
NB.Достаточность в теоремах 2 и 3 следует из приведённых при разборе повторных операций теории поля выкладок. Необходимость является следствием соответствующих теорем из теории уравнений в частных производных.Придётся пока принять это утверждение на веру.Более того,мы приведём без доказательства очень важную теорему,о которой уже упоминали,когда раскладывали тензор второго ранга в сумму симметричного и антисимметричного.
Теорема 4. Любое дважды дифференцируемое векторное поле А представимо в виде суммы потенциального и соленоидального полей:
.
NB.В таблице осталась ещё одна,часто встречающаяся в курсах уравнений в частных производных,формула
.
-оператор Лапласа, .
|
© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.
|
|