calculus

回転(ベクトル解析)

ベクトル場の回転は局所的な回転を測る。∇×F は回転軸の向きを指し、その大きさは回転の速さに比例するベクトルを与える。

R3\mathbb{R}^3 における F\vec{F}回転は、それ自体がベクトル場であり、形式的な外積によって計算される。

×F=(F3yF2z, F1zF3x, F2xF1y).\nabla \times \vec{F} = \left(\frac{\partial F_3}{\partial y} - \frac{\partial F_2}{\partial z},\ \frac{\partial F_1}{\partial z} - \frac{\partial F_3}{\partial x},\ \frac{\partial F_2}{\partial x} - \frac{\partial F_1}{\partial y}\right).

大きさは局所的な回転率を測り、方向は回転軸を表す(右手の法則)。

×F=0\nabla \times \vec{F} = \vec{0} を満たす場は渦なしである——勾配場(保存場)は常に渦なしである。回転が非零であることは局所的な循環の存在を示す。

ストークスの定理は、回転の面積分を境界に沿った F\vec{F} の線積分と等しいとする。電磁気学(マクスウェル–ファラデーの法則)、流体力学(渦度)、空気力学で用いられる。