向量微積分
微積分基本定理http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img1.gif
可以推廣到高維的空間,其中包括了三個著名的定理,即平面上的 Green 氏定理
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與空間上的 Stokes 氏定理
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散度定理 (divergence theorem)
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微積分基本定理中,左邊的積分是函數 f'(x) 在一度空間 R1 中的一個區間 [a,b] 上的積分,而右邊是函數 f(x) 在 [a,b] 的兩個端點 a 與 b 上的取值。Green 氏定理是上述定理在2度空間 R2 上的一種推廣。這裡 D 是 R2 的一個正則區域,v 是一個連續可微分向量場, v = P(x1,x2)e1 + Q(x1,x2)e2,而 http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img5.gif(定義)。是 v 的某種微分, r = x1e1 + x2e2, http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img6.gif 是 D 的有向邊界。 Green 氏定理是平面上的一個定理,而 Stokes 氏定理則把它推廣到三度空間中的二維曲面 S 上,這裡
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散度定理則是三度空間中的一個定理,這裡
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在向量積分中我們有以下漂亮的定理: 定理A 設 D 為 RN 中之一個開集,則對連續可微的向量場 w,存在唯一的純量場 v,使得
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對所有 u 都成立。而且如果 http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img10.gif,則 http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img11.gif。
定理B 設 v 是 RN 上的一個連續向量場,且對所有 D 中的曲線 http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img12.gif, http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img13.gif 與路徑無關,則在 D 上存在一個連續可微分的純量場 u 使得 http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img14.gif 對所有 D 中的點 p 成立。這裡 http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img15.gif 是梯度算子, http://episte.math.ntu.edu.tw/entries/en_vector/img16.gif。 以上粗略的說明中,對於函數的連續性以及集合的拓樸性質均有所忽略,讀者可參考教科書上的說明。
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