2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3  След.
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение17.12.2013, 17:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/08
10907
Crna Gora
Эти последние примеры как-то связаны с исходной задачей?
В первом вдруг откуда-то возникает $c$ вместо $e$.
Во втором вдруг откуда-то возникает $e$ вместо $r$. Почему индекс $q$ встречается трижды?

Давайте сначала разберемся с исходной задачей, без упрощений. С ней все понятно? Что осталось непонятно?

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение17.12.2013, 21:31 
Аватара пользователя


19/10/13
53
svv в сообщении #802650 писал(а):
Эти последние примеры как-то связаны с исходной задачей?
В первом вдруг откуда-то возникает $c$ вместо $e$.
Во втором вдруг откуда-то возникает $e$ вместо $r$. Почему индекс $q$ встречается трижды?

Давайте сначала разберемся с исходной задачей, без упрощений. С ней все понятно? Что осталось непонятно?

Извините за грубую невнимательность.
Это я для себя, в качестве примера, как записывать в компонентном виде "бацминусцаб".
$[a\times[x\times e]]=\varepsilon_{ijk}\varepsilon_{klm}a^jx^le^m=(\delta_{il}\delta_{jm}-\delta_{im}\delta_{lj})a^jx^le^m$
А вот так я пытаюсь расписать $\nabla[\nabla\times(a\times r)]$ где $r=x^i e_i$
$\nabla[rot[a\times [x\times e]]]=\nabla[rot(x(a\cdot e)-rot(e(a\cdot x))]=\varepsilon_{pqj}\varepsilon_{ijk}(a_jx_ke_i)_{,qq}=...$
Но мне кажется, я допустил ошибку когда переписывал в компонентном виде.(Дальше преобразовывать пока не стал)

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение17.12.2013, 22:06 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Да, вам на эту ошибку указали: у вас индекс $q$ три раза стоит. Переименуйте.

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение17.12.2013, 22:57 
Аватара пользователя


19/10/13
53
Понял, спасибо.
$\varepsilon_{pqj}\varepsilon_{ijk}(a_jx_ke_i)_{,gh}=(\delta_{pj}\delta_{qk}-\delta_{qk}\delta_{qj})(a_{j,g}x_ke_i+a_j(x_{k,g}e_i+x_ke_{ig}))_{,h}=
(\delta_{pj}\delta_{qk}-\delta_{qk}\delta_{qj})(a_{j,g}x_ke_i+a_jx_{k,g}e_i+a_jx_ke_{i,g})_{,h}=$
$=(\delta_{pj}\delta_{qk}-\delta_{qk}\delta_{qj})(a_{j,gh}x_ke_i+a_{j,g}(x_{k,h}e_i+x_ke_{i,h})+a_{j,h}x_{k,g}e_i+a_j(x_{k,gh}e_i+x_{k,g}e_{i,h})+a_{j,h}x_ke_{i,g}+a_j(x_{k,h}e_{i,g}+x_ke_{i,gh}))=
(\delta_{pj}\delta_{qk}-\delta_{qk}\delta_{qj})(a_{j,gh}x_ke_i+a_{j,g}x_{k,h}e_i+a_{j,g}x_ke_{i,h}+a_{j,h}x_{k,g}e_i+a_jx_{k,gh}e_i+a_jx_{k,g}e_{i,h}+a_{j,h}x_ke_{i,g}+a_jx_{k,h}e_{i,g}+a_jx_ke_{i,gh})$
1. Правильно я сделал выкладку,(прошу посмотреть хотя бы по логике, проверять производные не нужно)
2. Что делать дальше или как посчитать например вот это $\delta_{pj}\delta_{qk}a_{j,gh}x_ke_i$?

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение18.12.2013, 00:30 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/08
10907
Crna Gora
Devin
Я на Ваши вопросы отвечу, но Вам надо нацелиться на решение задачи (Вы же её не решили ещё?), а не решать вспомогательные примеры, притом более сложные, чем задача.

Замечания.

1) Выражение $(a_j x_k e_i)_{,gh}$ Вы расписали правильно. Однако, если $x_k$ — это компоненты радиус-вектора, то $x_{k,g}$ запишется проще: $\delta_{kg}$ (аналогично $x_{k,h}=\delta_{kh}$), а $x_{k,gh}$ и вовсе равно нулю.

2) А $\varepsilon_{pqj}\varepsilon_{ijk}$ неправильно:
$\varepsilon_{pqj}\varepsilon_{ijk}=\varepsilon_{pqj}\varepsilon_{kij}=\delta_{pk}\delta_{qi}-\delta_{pi}\delta_{qk}$
У меня повторяющийся индекс $j$ исчез. У Вас — наоборот, куда-то пропал $i$.

3) Когда Вы тензорное выражение в бескоординатной форме переписываете в индексном виде, Вы обязаны четко понимать, какие индексы являются внешними (свободными, неповторяющимися). Более того, какой из них первый, какой второй, какой третий (в Вашем случае их два, т.к. тензор второго ранга).
Когда я пишу:
$T_{ij}=$(сложное выражение с множеством индексов)
то эту информацию содержит левая часть. Но у Вас-то ее нет, вернее, ее роль играет безиндексное выражение.
И какие же индексы у Вас свободные? Перечислите в правильном порядке.

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение18.12.2013, 13:30 
Аватара пользователя


19/10/13
53
Cпасибо. Тогда с учетом ваших подсказок данное выражение выглядет так.
$(\delta_{pk}\delta_{qi}-\delta_{pi}\delta_{qk})(\delta_{jg}\delta_{kh}e_i+\delta_{jg}x_k\delta_{ih}+\delta_{jh}\delta_{kg}e_i+
a_j\delta_{kg}\delta_{ih}+\delta_{jh}x_k\delta_{ig}+a_j\delta_{kh}\delta_{ig})$
Что-то я вижу одни свободные(неповторяющиеся) индексы во всех слагаемых, хотя если скобки раскрыть какие-то преобразования должны быть.
У меня еще вопрос, а точно мы должны два символа ливи-чивита? Просто спросил у другого преподавателя сегодня, он сказал что какбы уже даже
от этого $rot[a\times(x\times e)]$ должно быть три символа ливи-чивита. Неисключено, что мы могли быть правы а он, ошибался.
То что я получил, оно более менее правильное или нет? Если дата, тогда я должен раскрывать скобки и смотреть что дальше будет.
Еще раз спасибо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение18.12.2013, 14:38 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/08
10907
Crna Gora
Конечно, три. Я уже совсем запутался, что мы решаем. За исходное брал выражение $\varepsilon_{pqj}\varepsilon_{ijk}(a_jx_ke_i)_{,gh}$. Каждый ротор и векторное произведение — один символ Леви-Чивита (так правильно пишется).

Задача!

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение18.12.2013, 15:32 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
svv в сообщении #803072 писал(а):
один символ Леви-Чивита
(так правильно пишется)

или допустимо Леви-Чивиты.

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение18.12.2013, 17:15 
Аватара пользователя


19/10/13
53
Наверно тогда по логике должно быть так.
$\varepsilon_{pqj}\varepsilon_{ijk}\varepsilon_{jgh}(a_jx_ke_i)_{,gh}$
Не могли бы только подсказать, как преоброзовать три символа Леви-Чивиты в дельта-Кронекеры.
Заранее спасибо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение18.12.2013, 17:59 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/08
10907
Crna Gora
Нет, к сожалению, это совсем неправильно.

1) Индекс $j$ повторяется четыре раза. Это новый рекорд.

2) Из двух «дифференцирующих» индексов в данном случае один должен быть свободным, а у Вас оба связанные, немые.

3) Ещё раз прошу: указывайте порядок свободных индексов, чтобы можно было точно сказать, где ошибка. Например, в такой форме:
$\Bigl(\nabla[\operatorname{rot}[a\times [x\times e]]]\Bigr)_{ij}=\varepsilon_{j k\ell}\varepsilon_{\ell m n}\varepsilon_{n p r}(a_m x_p e_r)_{,ik}$
Обратите внимание: слева индексы $i$ и $j$ не означают дифференцирования (нет запятой). Они означают, что берется компонента тензора второго ранга с индексами $i$ и $j$ (порядок важен), а равна она тому, что в правой части. Соответственно, в правой части в каждом слагаемом эти индексы обязаны встречаться ровно один раз, остальные же входят парами.

Без такой информации проверить правильность выражения нельзя. Например, вот это уже неправильно:
$\Bigl((\nabla[\operatorname{rot}[a\times [x\times e]]]\Bigr)_{ji}=\varepsilon_{j k\ell}\varepsilon_{\ell m n}\varepsilon_{n p r}(a_m x_p e_r)_{,ik}$
Я всего лишь изменил смысл индексов $i$ и $j$ с «первый-второй» на «второй-первый», а правая часть осталась той же, что в правильной предыдущей формуле.

4) Символы Леви-Чивиты объединяются в символы Кронекера только парами. Три $\varepsilon$ в $\delta$ превратить нельзя. Вернее, можно, но сложно (см. оффтоп), и это точно от Вас не требуется.

(Оффтоп)

Основываясь на формуле
$\varepsilon_{ijk}=\begin{vmatrix}\delta_{i1}&\delta_{i2}&\delta_{i3}\\ \delta_{j1}&\delta_{j2}&\delta_{j3}\\ \delta_{k1}&\delta_{k2}&\delta_{k3}\end{vmatrix}$

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение18.12.2013, 19:54 
Аватара пользователя


19/10/13
53
Спасибо за ответ, все что вы мне говорите стараюсь усвоить.
Расписывая данное выражение с учетом, все что вы сказали выше я смог дойти только до этого
$\Bigl(\nabla[\operatorname{rot}[a\times [x\times e]]]\Bigr)_{ij}=\varepsilon_{j k\ell}\varepsilon_{\ell m n}\varepsilon_{n p r}(a_m x_p e_r)_{,ik}=\varepsilon_{j k\ell}\varepsilon_{\ell m n}\varepsilon_{n p r}(a_{m,i}x_pe_r+s_mx_{ip,i}r_r+a_mx_pe_{r,i})_{,k}=
\varepsilon_{j k\ell}\varepsilon_{\ell m n}\varepsilon_{n p r}(a_{m,jk}x_pe_r+a_{m,i}x_{p,k}e_r+a_{m.j}x_pe_{r,k}+a_{m,k}x_{p,j}e_r+
a_mx_{p,ik}e_r+a_mx_{p,i}e_{r,k}+a_{m,k}x_pe_{r,i}+a_mx_{p,k}e_{r,i}+a_mx_{p,k}e_{r,ik})=\varepsilon_{j k\ell}\varepsilon_{\ell m n}\varepsilon_{n p r}(\delta_{mi}\delta_{pk}e_r+\delta_{mi}x_p\delta_{rk}+
\delta_{mk}\dleta_{pi}e_r+a_m\delta_{pi}\delta_{rk}+\delta_{mk}x_p\delta_{rj}+a_m\delta_{pk}\delta_{ri})$
Однако ответ мы должно получить вроде как этот, четвертый.
$\int\limits_S n[\nabla\times(a\times r)]dS=\int\limits_V [3\nabla a-(\nabla a)E + r\cdot\nabla\nabla a-(\nabla\nabla\cdot a)r]dV$
Но не понятно как получить Е в ответе.
В рассылки нашел только эти формулы, в которых что-то говорится о Е.
$\boldsymbol{\nabla\cdot EP=\nabla P}$ или
$\boldsymbol{\nabla\cdot (E\times P)=\nabla\times P}$

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение19.12.2013, 00:29 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/08
10907
Crna Gora
Погодите... так Вы хотите сказать, что это $\nabla[\operatorname{rot}[a\times [x\times e]]]$ у Вас в ходе решения исходной задачи получается? То есть я Вам всё время говорю «давайте решать задачу», а Вы её уже давно решаете? И это не какой-то вспомогательный тренировочный пример?

Но как тогда Вы смогли получить это выражение из поверхностного интеграла $\int\limits_S n[\nabla\times(a\times r)]dS$ ? Откуда Вы взяли, например, вектор $e$?

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение19.12.2013, 01:08 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
12501
Будем проще, сядем на пол ©

$\[
\begin{gathered}
  \vec \nabla  \times \left( {\vec a \times \vec r} \right) = \partial _i \left( {\vec ax^i } \right) - \partial _i \left( {a^i \vec r} \right) = \vec r \cdot \vec \nabla \vec a + 3\vec a - \left( {\vec \nabla  \cdot \vec a} \right)\vec r - \vec a \cdot \hat 1 \hfill \\
  \vec \nabla \left[ {\vec \nabla  \times \left( {\vec a \times \vec r} \right)} \right] = \vec \nabla \left[ {\vec r \cdot \vec \nabla \vec a + 2\vec a - \left( {\vec \nabla  \cdot \vec a} \right)\vec r} \right] = \hat 1 \cdot \vec \nabla \vec a + \vec r \cdot \vec \nabla \vec \nabla \vec a + 2\vec \nabla \vec a - \left( {\vec \nabla \vec \nabla  \cdot \vec a} \right)\vec r - \left( {\vec \nabla  \cdot \vec a} \right)\hat 1 \hfill \\ 
\end{gathered} 
\]
$

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение19.12.2013, 15:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/08
10907
Crna Gora
Devin
В любом случае мне не хочется заниматься выражением $\nabla[\operatorname{rot}[a\times [x\times e]]]$, потому что оно не имеет отношения к первоначальной задаче.

 Профиль  
                  
 
 Re: Интеграл по замкнутой поверхности
Сообщение19.12.2013, 16:09 
Аватара пользователя


19/10/13
53
svv в сообщении #803338 писал(а):
Погодите... так Вы хотите сказать, что это $\nabla[\operatorname{rot}[a\times [x\times e]]]$ у Вас в ходе решения исходной задачи получается? То есть я Вам всё время говорю «давайте решать задачу», а Вы её уже давно решаете? И это не какой-то вспомогательный тренировочный пример?

Но как тогда Вы смогли получить это выражение из поверхностного интеграла $\int\limits_S n[\nabla\times(a\times r)]dS$ ? Откуда Вы взяли, например, вектор $e$?

Да, я стараюсь решить исходную задачу, которая описана в первом сообщение темы.
e берется отcюда $r=x^i e_i$ , а n исчезает после использования теоремы Гауса-Остоградского и заменяется на набла
Сейчас я только не понял одну вешь.
$\partial _i \left( {\vec ax^i } \right) - \partial _i \left( {a^i \vec r} \right)$ как мы получили
из этого это, я не понял
$\vec r \cdot \vec \nabla \vec a + 3\vec a - \left( {\vec \nabla  \cdot \vec a} \right)\vec r - \vec a \cdot \hat 1 \hfill $
И что такое $\hat 1$?
Если использовать вот эту формулу тогда должно получиться
$\nabla \times (\vec a \times \vec r) = \vec a \, (\nabla \cdot \vec r) - \vec r \, (\nabla \cdot \vec a) + (\vec r \cdot \nabla) \, \vec a - (\vec a \cdot \nabla) \, \vec r$
Вопрос, $r=x^i e_i=[\vec x\times\vec e]$?
Если да то вот этот член мы расписавшем так и подставляем
$\nabla\cdot\vec r=\nabla \cdot (\vec x \times \vec e) = \vec e \cdot (\nabla \times \vec x) - \vec x \cdot (\nabla \times \vec e)$

Помогите пожалуйста разобраться в этом.

-- 19.12.2013, 17:56 --

svv в сообщении #803452 писал(а):
Devin
В любом случае мне не хочется заниматься выражением $\nabla[\operatorname{rot}[a\times [x\times e]]]$, потому что оно не имеет отношения к первоначальной задаче.

Мне тоже, у нас r вроде тоже вектор?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 44 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group