Преобразование пространств и криволинейные координаты

Идеи, развитые в связи с преобразованием плоских областей, естественно переносятся и на случай пространственных областей.

Пусть имеем пространство, отнесенное к системе прямоугольных координат , и другое пространство с системой координат . Рассмотрим две замкнутые области и в этих пространствах ограниченные соответственно поверхностями и , которые всегда будем предполагать кусочно-гладкими. Допустим, что эти области связаны между собой взаимно однозначным непрерывным соответствием, которое осуществляется формулами:

При этом, необходимо, точкам поверхности отвечают именно точки поверхности , и наоборот.

Пусть функции (19) имеют в области непрерывные частные производные; тогда и якобиан

также является непрерывной функцией в . Здесь будем считать, что этот определитель всегда отличен от нуля, сохраняя определенный знак.

Если в области взять кусочно- гладкую поверхность:

, ,

(предполагая, что параметры изменяются в некоторой области на плоскости ), то формулы (19) преобразуют ее в кусочно-гладкую же поверхность в области . Эта поверхность будет иметь уравнения

.

Ограничимся случаем гладкой поверхности: на ней особых точек нет, так что определяем:

, ,

одновременно в нуль не обращаются. Проверке подлежит лишь отсутствие особых точек и на поверхности.

Имеем линейные равенства относительно величин:

,

,

.

Определитель, составленный из коэффициентов при этих величинах, т.e. из алгебраических дополнений к элементам определителя , по известной теореме алгебры равен квадрату этого последнего и, следовательно, вместе с ним отличен от нуля. Если бы левые части написанных равенств в какой-нибудь точке одновременно обратились а нуль, то нулями были бы и все три определителя, что противоречило бы допущению.

Числа , , однозначно характеризующие положение точки в пространстве , называются криволинейными координатами этой точки. Точки пространства , для которых одна из этих координат сохраняет постоянное значение, образуют координатную поверхность. Всего будет существовать три семейства таких координатных поверхностей; через каждую точку области проходит по одной поверхности каждого семейства.

Исследование эффективности методики занятий основной гимнастикой у старших дошкольников
В экспериментальной части работы были решены следующие задачи: · Разработка программы и методики использования средств основной гимнастики в системе физических упражнений для детей старшего дошкольного возраста, с целью развития их физической подготовленности. · Проверка эффективности применения ср ...

Подготовка учителя к уроку ОБЖ
Предварительный этап подготовки к уроку В традиционной дидактике принято различать два этапа в подготовке учителя к уроку - предварительный и непосредственный. Результатом первого является тематический план, представляющий собой научно обоснованное распределение во времени (объем и последовательнос ...

Бессмертный подвиг двадцати восьми героев
Это было 16 ноября 1941 года. Фашисты рвались к Москве. Путь им преградили гвардейцы из дивизии генерала Панфилова. Их было 28 человек. Среди них были русские, казахи, украинцы. Прямо на них шли 20 фашистских танков. Отважные воины приняли неравный бой. Бой продолжался несколько часов. Враг двинул ...