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.

Интеграционные процессы в химии и экологии
Рассмотрение экологических вопросов требует, наряду с традиционными биологическими, географическими, социальными и другими аспектами, химического подхода. В основе процессов жизнедеятельности, как и в основе изменения химического состава окружающей среды, лежит превращение веществ. Для описания эко ...

Сущность понятий «практическая деятельность», «прием» и «практический метод обучения»
Методы обучения - способы совместной деятельности учителя и учащегося, направленные на решение задач обучения. Существует ряд классификаций. Наиболее ранняя - деление методов обучения на методы работы учителя (рассказ, объяснение, беседа). И методы работы учащегося (упражнение, самостоятельная рабо ...

Принципы и методы отбора содержания курса информационные технологии
Принципы и методы отбора содержания обучения в вузе на общетеоретическом уровне рассматривались в работах Кузнецова А.А., Кузнецова Э.И. Бешенкова С.А., Жданова С. А, С.А. Архангельского, Е.Л. Белкина, В.И. Кагана, Ю.М. Калягина, В.М. Монахова, А.М. Пышкало и др. По мнению многих авторов, например, ...