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拉普拉斯算子的高维球极坐标系表示是什么? 拉普拉斯算子 圆柱坐标

2020-10-07知识6

拉普拉斯方程极坐标形式是怎么推导出来的 用极坐标5261、直角坐标变换公式+拉普拉斯方程得来。4102推倒过程如下:u''xx+u''yy=0x=ρ1653cosα,y=ρsinα?u/?ρ=?u/?x.?x/?ρ+?u/?y.?y/?ρ=u'x.cosα+u'y.sinα?2u/?ρ2=cosα(u''xx.x'ρ+u''xy.y'ρ)+sinα(u''yy.y'ρ+u''yx.x'ρ)cosα(u''xx.cosα+u''xy.sinα)+sinα(u''yy.sinα+u''yx.cosα)u''xx.cos2α+2u''xy.sinαcosα+u''yy.sin2αρ2?2u/?ρ2=ρ2u''xx.cos2α+2ρ2u''xy.sinαcosα+ρ2u''yy.sin2α.(1)?u/?α=?u/?x.?x/?α+?u/?y.?y/?α=u'x.(-ρsinα)+u'y.ρcosα?2u/?α2=(-ρsinα)(u''xx.x'α+u''xy.y'α)+ρcosα(u''yx.x'α+u''yy.y'α)-u'x.(ρcosα)-u'y.ρsinα(-ρsinα)(u''xx.(-ρsinα)+u''xy.ρcosα)+ρcosα(u''yx.(-ρsinα)+u''yy.ρcosα)ρ[u'x.cosα+u'y.sinα](-ρsinα)(u''xx.(-ρsinα)+u''xy.ρcosα)+ρcosα(u''yx.(-ρsinα)+u''yy.ρcosα)ρ?u/?ρρ2sin2αu''xx-2ρ2u''xysinαcosα+ρ2u''yy.cos2α-ρ?u/?ρ.(2)(1)+(2)ρ2?2u/?ρ2+?2u/?α2=ρ2u''xx(cos2α+sin2α)+ρ2u''yy.(cos2。

球坐标系下拉普拉斯算符的推导 我看过的有两种方法可以推倒出来,第一种方法是可以参照郭硕宏著的<;电动力学>;后面的附录,比较简单,第二种方法比较繁,给你推倒思路:由x=rsinθcosφ,y=rsinθsinφ,z=rcosθ解出r,θ,φ,r^2=x^2+y^2+z^2,cosθ=z/r,tanφ=y/x,再将r,φ分别对x,y,z求偏倒,然后整体求出对x,y,z的一价偏导数,再次偏导可求出拉普拉斯算子的平方在球坐标系下的表示

你说的倒三角叫nabla,是哈密尔顿引入的一个算符,和四元数有关,抄讲出来会让你更糊涂。总之,如你理解是个简写的符号。拉普拉斯算子作用在某个函数f(x,y,z)上(拿三维举个例子),就是百将这个函数对每个变量求二阶偏导数,然后求度和,仅此而已。有时Δf=0用直角坐标不好解,就换成圆柱坐标或球坐标来解,那几个公式就是坐标变换后的拉普拉斯算子问。还有应该没有一维问题,至少是二维才有答拉普拉斯算子。对其所有变量求二阶偏导再求和,当然是对直角坐标而言。

为什么 空间二阶导(拉普拉斯算子)这么重要? 一旦你弄清了拉普拉斯算子的物理意义,你就知道它为什么如此普遍和重要了。通常你看到这样的拉普拉斯算子长:\\ overrightarrow { \\微分算符}^2。当他们的角色在一个空间标量函数f,写作\\ overrightarrow { \\微分算符}^2 f。这是,当然,缩写,特别是很难看到其背后的物理意义。找出\\ overrightarrow { \\微分算符}^2 f是什么意思,\\ overrightarrow { \\微分算符} \\ cdot(\\ overrightarrow { \\微分算符} f)。因此,物理意义是清楚的:标量函数的拉普拉斯算子空间实际上是一个“行动”,第一个标量函数的梯度场和梯度场散度了。在不同的坐标系(Cartisian、球形、圆柱形、等等),拉普拉斯算子的表现形式是不一样的最简单的表达形式是Cartisian坐标(\\压裂{ \\部分^2 } { \\部分x^2 }+\\压裂{ \\部分^2 } { \\偏y^2 }+\\压裂{ \\部分^2 } { \\部分z^2 }),但物理意义是一致的—标量函数梯度场散度。这里,你的问题是:为什么标量函数梯度场的散度如此重要?由于标量函数的梯度通常是“驱动力”(或“势”),“驱动力”的散度可以称为空间中“源”的分布。例如,空间温度场T(x,y,z)是一个标量,梯度场\\overrightarrow{\\nabla}决定了空间热流密度(表面密度)损失场\\overrightarrow{q}。对于空间中的。

#sin#哈密顿#拉普拉斯方程#梯度#哈密顿算符

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