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体积元素


体积元素是微分元素 dV,其在给定坐标系中某个范围内的体积积分给出了立体的体积

 V=intintint_(G)dxdydz.
(1)

R^n 中,无穷小 n-超立方体的体积,该超立方体由 dx_1, ..., dx_n 边界限定,其体积由 楔积 给出

 dV=dx_1 ^ ... ^ dx_n
(2)

(Gray 1997)。

使用反对称楔积而不是对称积 dx_1...dx_n 是一种技术上的精细处理,在非正式用法中常常被省略。 忽略楔积,曲线坐标R^3 的体积元素由下式给出

dV=|(h_1u_1^^du_1)·(h_2u_2^^du_2)x(h_3u_3^^du_3)|
(3)
=h_1h_2h_3du_1du_2du_3
(4)
=|(partialr)/(partialu_1)·(partialr)/(partialu_2)x(partialr)/(partialu_3)|du_1du_2du_3
(5)
=|(partialx)/(partialu_1) (partialx)/(partialu_2) (partialx)/(partialu_3); (partialy)/(partialu_1) (partialy)/(partialu_2) (partialy)/(partialu_3); (partialz)/(partialu_1) (partialz)/(partialu_2) (partialz)/(partialu_3)|du_1du_2du_3
(6)
=|(partial(x,y,z))/(partial(u_1,u_2,u_3))|du_1du_2du_3,
(7)

其中后者是雅可比行列式,而 h_i尺度因子


参见

面积元素, 雅可比行列式, 线元素, 黎曼度量, 尺度因子, 表面积, 面积分, 体积积分

使用 探索

参考文献

Gray, A. "曲面等距同构和共形映射。" §15.2 in 使用 Mathematica 的现代曲线和曲面微分几何,第 2 版。 Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 346-351, 1997.

在 中被引用

体积元素

请引用为

Weisstein, Eric W. "体积元素。" 摘自 Web 资源。 https://mathworld.net.cn/VolumeElement.html

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