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拉梅系数以及雅克比行列式

文章目录①直角坐标:②圆柱坐标:③球坐标:($\phi是2\pi那个角$)然后就有一个统一的矢量场公式

文章目录

  • ①直角坐标:
  • ②圆柱坐标:
  • ③球坐标:($\phi是2\pi那个角$)
  • 然后就有一个统一的矢量场公式:
  • 雅克比行列式




u1,u2,u3u_1,u_2,u_3u1,u2,u3分别是不同坐标系的三个坐标,
h1,h2,h3h_1,h_2,h_3h1,h2,h3就是拉梅系数
①直角坐标:

u1=xu2=yu3=zu_1=x\ u_2=y\ u_3=zu1=x u2=y u3=z
h1=h2=h3=1h_1=h_2=h_3=1h1=h2=h3=1

②圆柱坐标:

u1=ρ,u2=ϕ,u3=zu_1=\rho,u_2=\phi,u_3=zu1=ρ,u2=ϕ,u3=z
h1=1,h2=ρ,h3=1h_1=1,h_2=\rho,h_3=1h1=1,h2=ρ,h3=1

③球坐标:(ϕ是2π那个角\phi是2\pi那个角ϕ2π)

u1=r,u2=θ,u3=ϕu_1=r,u_2=\theta,u_3=\phiu1=r,u2=θ,u3=ϕ
h1=1,h2=r,h3=rsinθh_1=1,h_2=r,h_3=r sin\thetah1=1,h2=r,h3=rsinθ

然后就有一个统一的矢量场公式:

拉普拉斯算子
散度
梯度

旋度

雅克比行列式

以前只在线性代数中听过这个,但是高数中也有一个

比如dxdy=rdrdθdxdy=rdrd\thetadxdy=rdrdθ怎么来的哇?
以前只能用画图来解释,没想到竟然有变换的公式,一直都想有,以为没有,结果真的有。。。
{x=x(u,v)y=y(u,v)\left\{\begin{matrix} x=x(u,v)\\ \\ y=y(u,v) \end{matrix}\right.x=x(u,v)y=y(u,v)

J=∣∂x∂u∂x∂v∂y∂u∂y∂v∣J=\begin{vmatrix} \frac{\partial x}{\partial u}&\frac{\partial x}{\partial v}\\ \\\frac{\partial y}{\partial u} &\frac{\partial y}{\partial v} \end{vmatrix}J=uxuyvxvy

dxdy=∣J∣⋅dudvdxdy=|J|\cdot dudvdxdy=Jdudv

有了这个公式就知道极坐标这个怎么来的了
{x=rcosθy=rsinθ\left\{\begin{matrix} x=rcos\theta\\ \\ y=rsin\theta \end{matrix}\right.x=rcosθy=rsinθ

J=∣∂x∂r∂x∂θ∂y∂r∂y∂θ∣=∣cosθ−rsinθsinθrcosθ∣=r(cos2θ+sin2θ)=rJ=\begin{vmatrix} \frac{\partial x}{\partial r}&\frac{\partial x}{\partial \theta}\\ \\\frac{\partial y}{\partial r} &\frac{\partial y}{\partial \theta} \end{vmatrix}=\begin{vmatrix} cos\theta&-rsin\theta \\ & \\ sin\theta&rcos\theta \end{vmatrix}=r(cos^2\theta+sin^2\theta)=rJ=rxryθxθy=cosθsinθrsinθrcosθ=r(cos2θ+sin2θ)=r

∴dxdy=r⋅drdθ\therefore dxdy=r\cdot drd\thetadxdy=rdrdθ


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小玲的夏天_905_735_602
这个家伙很懒,什么也没留下!
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