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2019/3/31,1,1.4 标量场的梯度,1.4.1 等值面(线),由所有场值相等的点所构成的面(线),即为等值面(线)。即若标量函数为 ,则等值面方程为:,1.4.2 标量场的梯度,下面由函数定义梯度。设有一标量场 ,若从场中某一点位移到另一点,标量函数 将变化到 ,在直角坐标系内,增量 可表示为,又线元矢量,于是 可以表示为,2019/3/31,2,标量场的梯度为一矢量,且是坐标位置的函数,标量场的梯度表征空间某点处场的变化规律:方向为标量场增加最快的方向(垂直于等值面),幅度表示标量场的最大增加率,梯度的性质,矢量 称为标量场 的梯度,也可用gradu表示,2019/3/31,3,例:,试证明,其中,2019/3/31,4,证:,2019/3/31,5,2019/3/31,6,1.4.3 标量场的方向导数,其中,为 沿 方向的变化率,称为标量场 沿 方向的方向导数。,2019/3/31,7,例1.5 已知标量场 。 求空间一点(1,0,1)的梯度和沿方向 的方向导数。,解 由梯度公式(1.28)有,2019/3/31,8,方向的单位矢量为,故沿 方向的方向导数为,2019/3/31,9,1.4.4 矢量场的重要性质(两个重要公式),旋度的散度恒等于零。,证明:, 旋度与散度的定义都与坐标系无关。,应用:,2019/3/31,10,梯度的旋度恒等
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