格林公式
格林公式的几何意义
问:格林公式的几何意义是什么呢?为什么边界和积分值会有联系?就像牛顿莱布尼兹公式中定积分值和两端值有关,格林公式中区域二重积分和边界曲线积分有关。
答:
是这样的,函数P(x,y),Q(x,y)两个函数构成了格林公式的核心
我们可以将两个函数组装为一个复向量,即一个新的函数
。
这样就是2维平面上的每个点都对应一个复向量
这就像一个地图上的水流流速图(或者风向图,想想一张图上布满了小箭头),如果我们说P,Q都是连续的,即地图上的水流在相应方向是连续的。
有了这个有现实意义的理解我们就来看格林公式吧:
这个东西是什么,他是复变函数W(x,y)的C-R方程。也许你不懂?那你知道一点就好了,如果这个东西等于0,则说明这个点以及周围所有点都是是可导的(暂且先这么理解,不准确)。所以积分结果就是所有不可导的点的C-R和。
知道这些我们就可以说说格林公式的几何含义了:
P和Q组成了W,即一个水流流速图。
如果某个点水流的流速和周围不是连续的,它就是一个出水口或者入水口,他的C-R方程值是流入流出水流的速度。
格林公式就是这样的:
对于一个水流流速图,区域内所有出水口入水口的流入或流出的水的速度和,就是你在区域边界所得到的流入或流出的水的速度和。
用数学语言来讲:对于一个有源流量场,其区域内流量源流入流出速度的和,等于区域边界流速的和。
作者:苗加加
链接:https://www.zhihu.com/question/22674439/answer/22265952
来源:知乎
怎样理解格林公式和高斯公式?格林公式和高斯公式在物理或者其他领域有什么意义?
我在学习积分的时候,脑海里用的是这样的一个模型:空间上布满密密麻麻的点,每个点的质量(可以是其他某种性质的量)不同,如果是线积分,就是扫过一条线,积累下来的小点的质量;如果是面积分,就是扫过一片面,积累下来的小点的质量,同理可以往高维上发展。
直觉上,我无法接受格林公式,原因主要来自于这样一个潜意识:有一个圆,我沿着这个圆的边界采样,得到边界所有小点的总质量M,现在你告诉我圆圈内部小点的某个总量等于M。
举个更实在的例子:黑夜里,有个操场上密密麻麻散落着不同的东西,给我一个头灯,让我沿着跑道捡东西,然后我发现跑道上全是钱,捡了一圈,拢共1万块大洋,然后你告诉我跑道圈内部的东西加起来能卖一万块钱。
开完笑么?黑灯瞎火的,我怎么知道跑道内部是个什么鬼,我甚至不知道那里是绿荫草地还是煤灰渣子,里面还有座山也说不定。
我们认为我们不能了解圆圈内部的性质,是因为我们没有在里面取样,一个样本都没有。然而事实上,我们在学习一维空间的积分——牛顿-莱布尼茨公式的时候就已经遇到了这个情况:在时间段a-b两端点取样,得到的位移S,我们并没有在时间段a-b内部取样,然而却知道瞬时速度在这个时间段内的累计正好是这个S。梗就在这里:我们直觉上觉得跑道上的钱跟操场内部的事物没有关系,然而是有关系的。
图中,与y轴平行的一条虚线经过圆圈a,b两点,函数P在两点各被分成两个方向上的量,我从a点跳到b时(不经过任何其他点),捡起的量为x1-x2,相当于右上角式子的右边;而我从a沿虚线扫到b,由牛顿-莱布尼茨原理可知,积累的另外一种量(P在y轴方向的偏微商)为y2-y1,相当于右上角式子的左边。两者显然是有关系的。这个圆圈上布满了这样的虚线,由此,将牛顿-莱布尼茨原理中点与线的关系,推广到了线与面的关系。
作者:yayiyo
链接:https://www.zhihu.com/question/35874883/answer/99213280
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