当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第四章 向量分析 > 第五节 无源场,保守场与调和场 > 常见的场
好 我们来讨论一些特殊的场
第一类特殊的场就是所谓的无源场
v(x,y)作为向量值函数
当xyz在Ω区域里面
如果说v的散度是恒等于零的
那么我们把v这个向量场叫做一个无源场
我们知道 散度代表的刻画一点的源的情况
散度恒等于零呢
就是一个没有源的一个场
好我们来看个例题
假如说有一个质量为M的物体放在原点
它所产生的引力场
对于一个单位质点在(x,y,z)这一点的
单位质量的质点
它所产生的万有引力的引力场
我们知道可以写成
F在x y z的函数就等于
负的万有引力常数G
M是这一点的质量
另外一个单位质量乘上1
再乘上r是一个向量
除以r的平方
其中r作为一个向量
它就是(x,y,z)这点的位置
r作为一个标量
就是等于根号x方加y方加z方
Ω区域是整个一个三维空间
减掉一个点
就是(0,0,0)的原点
那么我们可以验证
这么一个引力场在Ω区域是一个无源场
同样如果说我们在空间放一个电荷
那么电荷所引起的电场
也是一个无源场
第二种场我们把它叫做调和场
那么调和场我们也可以给出一个定义
向量场v(x,y,z)在Ω区域中
如果是一个无源场
我们刚刚介绍过的无源场
并且是一个保守场
那么我们把这个v
就叫做Ω中的调和场
既然v是一个保守场
保守场的话一定有势函数存在
我们把势函数叫做u(x,y,z)
是一个数量值函数
满du就等于X(x,y,z)dx
加上Y(x,y,z)dy
加上Z(x,y,z)dz
这是我们势函数的定义
那么v作为一个三元向量值函数
它有三个分量X Y Z 是无源场
我们已经说了v是一个无源场
一定要满足 散度 也就是
X对x的偏导数加上Y对y的偏导数
加上Z对z的偏导数等于零
这才是无源场
那么从这个式子里面
势函数的定义里面我们可以知道
X就等于u对x的偏导数
Y就等于u对y的偏导数
Z就等于u对z的偏导数
我们把它带到无源场的条件里面
我们可以知道
u对x的两阶偏导数
加上u对y的两阶偏导数
加上u对z的两阶偏导数是等于零
那么我们把这么一个方程
我们把它叫做一个调和方程
满足这个方程的这个函数u(x,y,z)
我们把它称之为调和函数
这个方程在一门偏微分方程里面
是一个很重要的一个方程
我们有时候也会把它叫Laplace方程
那么这是在偏微分方程这门学科里面
我们特意要学的这么一类方程
这是非常重要的一类方程
好 这是我们介绍的两类特殊的场
一类叫做无源场
一个叫做调和场
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
--二重极限的定义
--二重极限的例题
--二次极限的定义
-第一章 多元函数微分学--第一节练习题
-第二节 多元函数的偏导数
--偏导数的概念
--偏导数的几何意义
--高阶偏导数的概念
-第一章 多元函数微分学--第二节练习题
-第三节 多元函数的全微分
--全微分的概念
--可微的必要条件
--可微的充分条件
--可微的充要条件
--多元函数的原函数
-第一章 多元函数微分学--第三节练习题
-第四节 多元函数的微分法
--隐函数存在定理
--隐函数组求导法
-第一章 多元函数微分学--第四节练习题
-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量
--方向导数的概念
--方向导数的计算
-第一章 多元函数微分学--第五节练习题
-第六节 映射及其微分
--复合映射的微分法
-第一章 多元函数微分学--第六节练习题
-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)
-第一章 多元函数微分学--第七节练习题
-第一节 多元函数微分学的几何应用
-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题
-第二节 多元函数的极值
--极值点的判别法
--极值问题举例
-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题
-第三节 多元函数的条件极值
--条件极值问题举例
--最小二乘法
-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题
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--二重重积分引入
--二重积分定义
--二重积分性质
-第二节 二重积分的计算
-第三章重积分--第二节练习题
-第三节 极坐标系及一般坐标系
--极坐标系
--一般坐标系
-第三章重积分--第三节练习题
-第四节 三重积分
--三重积分的引入
--三重积分的定义
--三重积分的性质
--直角坐标系
--空间坐标变换
--空间柱坐标系
--球坐标系
--球坐标系例题
-第三章重积分--第四节 练习题
-第五节 第一类曲线积分
-第三章重积分--第五节 练习题
-第六节 第一类曲面积分
-第三章重积分--第六节 练习题
-第七节 含参变量积分
--含参定积分的定义
--含参积分的连续性
--含参积分的导数
--含参积分的例题
-- 广义含参积分的一致收敛性
-第三章重积分--第七节 练习题
-第一节 第二类曲线积分
-第四章 向量分析--第一节 练习题
-第二节 Green公式及其应用
-第四章 向量分析--第二节 练习题
-第三节 第二类曲面积分
--曲面的定向
-第四章 向量分析--第三节 练习题
-第四节 Gauss公式与Stokes公式
--Gauss公式
-第四章 向量分析--第四节 练习题
-第五节 无源场,保守场与调和场
--平面保守场
--势函数及其计算
--空间保守场
--常见的场
-第四章 向量分析--第五节 练习题
-第一节 微分方程的基本概念
--微分方程概念举例
-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)
--变量分离方程
--齐次型方程
-第五章 常微分方程--第二节 练习题
-第三节 高阶线性微分方程解的结构
-第五章 常微分方程--第三节 练习题
-第四节 高阶线性常系数微分方程
--欧拉方程
--欧拉方程举例
-第五章 常微分方程--第四节 练习题