calculus

発散(ベクトル解析)

ベクトル場の発散は各点における正味の「湧き出し」を測る。∇·F > 0 は源(湧き出し)、< 0 は吸い込みを表す。流体力学や電磁気学の基礎となる。

発散R3\mathbb{R}^3 上のベクトル場 F=(F1,F2,F3)\vec{F} = (F_1, F_2, F_3) に対するスカラー演算である。

F=F1x+F2y+F3z\nabla \cdot \vec{F} = \frac{\partial F_1}{\partial x} + \frac{\partial F_2}{\partial y} + \frac{\partial F_3}{\partial z}

物理的意味(F)(p)(\nabla \cdot \vec{F})(p) は点 pp における単位体積あたりの F\vec{F}正味の湧き出し率を測る。

  • >0> 0:正味の(流体が広がる、正の電荷密度)。
  • <0< 0吸い込み
  • =0= 0非圧縮場(圧縮を伴わずに流れる水)。

発散定理(ガウスの定理)は、ある領域における発散をその境界を通る流束と結びつける——ベクトル解析の四大定理の一つである。流体力学、電磁気学(マクスウェル方程式)、量子力学における確率流の基礎となる。