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.

Проведение констатирующего этапа эксперимента. Диагностика уровня музыкальной выразительности исполнения у младших школьников
Младший школьный возраст – вершина детства. Ребенок сохраняет много детских качеств – легкомыслие, наивность, полная вера в близкого взрослого. Но он уже начинает утрачивать детскую непосредственность в поведении, у него появляется другая логика мышления. Младший школьный возраст – начало школьной ...

Формы и приемы работы воспитателя по адаптации детей
Основной целью занятий в ДОУ является формирование у детей знаний и умений, однако, не менее важно воспитать в ребенке любознательность, операционные стороны мышления, произвольное внимание, потребность в самостоятельном поиске ответов на возникающие вопросы. Трудно предположить, что ребенок, у кот ...

Сравнительный анализ понятий «сообщество» и «экосистема»
Понятие «сообщества» в курсе «Окружающий мир» занимает важное место, так как показывает взаимосвязь и целостность составных компонентов живой природы. Учителю необходимо подвести учащихся к самостоятельному раскрытию понятия «природное сообщество», опираясь на накопленные детьми наблюдения природны ...