Дифференциальные операции первого и второго порядков

Основные характеристики векторного анализа – градиент, дивергенция, ротор и операции над ними удобно представить с помощью символического вектора – оператора Гамильтона (оператора «набла»)

.

Вычисления, проводимые с помощью оператора , сводятся к следующим правилам.

1⁰. Произведение оператора на скалярное поле есть градиент этой этого поля:

,

то есть

.

2⁰. Скалярное произведение оператора на векторное поле есть дивергенция этого поля:

,

то есть

.

3⁰. Векторное произведение оператора на векторное поле есть ротор этого поля:

,

то есть

.

4⁰. Если оператор действует на линейную комбинацию , где – скалярные или векторные поля; – числа, то

.

5⁰. Если оператор действует на произведение нескольких полей , , (скалярных или векторных), то результат этого действия аналогичен результату дифференцирования произведения в том смысле, что оператор последовательно применяют к каждому сомножителю (отметим его знаком ), а другие сомножители при этом считают фиксированными. Затем результаты складывают. Таким образом,

.

При этом следует иметь в виду, что слагаемые в правой части этого равенства предварительно преобразуют по правилам векторной алгебры так, чтобы за оператором стоял тот множитель, который отмечен значком . После вычислений значки опускают.

Правила 1⁰ – 3⁰ можно рассматривать как удобные обозначения градиента, дивергенции и ротора соответственно.

Основные векторные дифференциальные операции первого порядка сводятся к следующим формулам:

,

,

,

,

,

.

Рассмотрим дифференциальные операции второго порядка. В случае дважды дифференцируемых и справедливы тождества

.

.

Введем другую дифференциальную операцию второго порядка:

,

где оператор

называется оператором Лапласа.

Дата добавления: 2014-01-07