單位張量叉乘 附錄向量與張量運算

2021-10-12 14:58:15 字數 984 閱讀 6958

附錄

向量與張量運算

標量﹑向量與張量

1.1基本概念

在本書中所涉及的物理量可分為標量、向量和張量。

我們非常熟悉標量,它是在空間沒有取向的物理量,只有乙個數就可以表示其狀態。例如質量、壓強、密度、溫度等都是

標量。向量則是在空間有一定取向的物理量,它既有大小、又有方向。在三維空間中,需要三個數來表示,即向量有三個

分量。考慮直角座標右手系,三個座標軸分別以

和表示,

和分別表示

和方向的單位向量。如果向量a

的三個分量分別為aa

a,則可以表示為

也可以用以下符號表示aa

aa向量a

的大小以a表示

aaaa

1/2我們還會遇到張量的概念,可將標量看作零階張量,向量看作一階張量,在此將主要討論二階張量的定義。

二階張量w有

個分量,用wij

表示。張量

w可用矩陣的形式來表示:

w其中下標相同的元素稱為對角元素,下標不同的元素稱為非對角元素。若wij

wji,則稱為對稱張量。如果將行和列互

相交換就組成張量

w的轉置張量,記作wt

則wt顯然,若

w是對稱張量,則有ww

t。另外,如果wt

ww被稱為反對稱張量,同時有wij

wji。任何乙個二階張

量都可以寫成兩部分之和,一部分為對稱張量,另一部分為反對稱張量。ww

wtww

t單位張量

是對角分量皆為

,非對角分量皆為

的張量是最簡單的對稱張量。

張量對角分量之和稱為張量的跡tr

w張量的跡是標量,如果張量的跡為零,稱此張量為無跡張量。

1.2基本運算

1.2.1

向量加法與乘法運算

在幾何上,向量的加法滿足平行四邊形法則和三角形法則。如圖附

-1所示,減法為加法的逆運算。

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附錄 向量與張量運算 1標量 向量與張量 1.1基本概念 在本書中所涉及的物理量可分為標量 向量和張量。我們非常熟悉標量,它是在空間沒有取向的物理量,只有乙個數就可以表示其狀態。例如質量 壓強 密度 溫度等都是標量。向量則是在空間有一定取向的物理量,它既有大小 又有方向。在三維空間中,需要三個數來表...

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