偏微分线性算子的教学

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  [摘 要] 本文介绍关于偏微分线性算子及其表达式的教学,特别介绍了在物理学中和工程技术上经常需要的Hamilton算子及其计算性质的教法。
  [关键词] 偏微分 线性算子 Hamilton算子
  
  为了使得关于向量偏微分线性算子的表达更为精确,教学更容易理解,可采取如下教法。
  1、向量及其运算
  既有大小又有方向的量称为向量,而与方向无关的量称为纯量或标量.将其推广到函数,就是:取数量值的函数称为纯量函数或标量函数,取向量值的函数则称为向量函数.
  在三维直角坐标系中,通常用i、j、k分别表示各坐标轴的正向单位向量.一般三维向量a可以表示为如下的分解形式
  其中a1、a2、a3称为分量.分量均为常纯量的向量称为常向量,而分量是函数的向量就是向量函数.常纯量与纯量函数统称为纯量,常向量与向量函数统称为向量.
  向量或向量函数具有下列常用的运算:
  1)数乘
  其中α、β均是数,a、b均为向量函数.向量函数关于其它自变数的偏导数的运算性质类似于此.
  2、Hamilton算子
  Hamilton(哈密尔顿)算子记作▽.在三维直角坐标系xyz下,其表达式为
  由Hamilton算子的表达式可见,它是既具有向量性质也具有微分性质的运算符号.以三维算子▽为例,其运算规则如下:
  1)与纯量函数的运算规则
  其中a1、a2、a3均是x、y、z的纯量函数.
  一维和二维算子▽的计算规则是三维情形的简单推广.
  3、Laplace算子
  它们的运算规则是三维情形的简单推广.
  参 考 文 献
  [1]郭时光.关于谱半径的一个不等式及其应用,《科教导刊》[J],2010,2(下旬刊总42期):53-55
  [2]郭时光.关于二阶偏微分线性方程的化简,《科协论坛》[J],2010,5(下半月刊):72-73
  [3]郭时光.Fourier积分公式的证明及教学--《科教导刊》[J],2010,5(下旬刊总54期):33-34
  [4]郭时光.关于二次线性方程,《科教导刊》[J],2010,9(下旬刊总63期):57-58
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