calculus

散度(向量微積分)

向量場的散度衡量每一點處的淨「外流量」。∇·F > 0 表示源(湧出),< 0 表示匯(吸入)。為流體力學與電磁學的基礎。

散度是對 R3\mathbb{R}^3 中向量場 F⃗=(F1,F2,F3)\vec{F} = (F_1, F_2, F_3) 的純量運算:

∇⋅F⃗=∂F1∂x+∂F2∂y+∂F3∂z\nabla \cdot \vec{F} = \frac{\partial F_1}{\partial x} + \frac{\partial F_2}{\partial y} + \frac{\partial F_3}{\partial z}

物理意義:(∇⋅F⃗)(p)(\nabla \cdot \vec{F})(p) 衡量點 pp 處單位體積內 F⃗\vec{F} 的淨外流率。

  • >0> 0:淨源(流體擴散、正電荷密度)。
  • <0< 0:匯。
  • =0= 0:不可壓縮場(流動時不發生壓縮的水)。

散度定理(高斯定理)將某區域上的散度與通過其邊界的通量連結起來——是向量微積分四大定理之一。它是流體力學、電磁學(馬克士威方程組)以及量子力學中機率流的理論基礎。

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