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.

Содержание комплекса дидактических игр для изучения темы «Нумерация чисел первого десятка»
Для подготовки к изучению нумерации чисел и действий сложения и вычитания пределах 10 введен раздел «Сравнение групп предметов». В нем дети усваивают способы практического сопоставления элементов: устанавливают отношения «больше», «меньше», «равно» и преобразуют числовое неравенство в числовое раве ...

Аспекты изучения английского языка
Основываясь на данных прагмалингвистики и взяв во внимание изменившийся статус иностранного языка как средства общения и взаимопонимания в мировом сообществе, все психологические особенности обучения иностранному языку старшеклассников группируются вокруг необходимости усиления прагматических аспек ...

Теоретические и методические основы обогащения лексического запаса младших школьников
Лексический запас русского языка неисчерпаемо богат: он постоянно пополняется все новыми и новыми лексическими единицами, которые делают русскую речь более красивой, многообразной и универсальной. Язык, выполняя свою главную функцию – передачу и выражение мыслей в устной и письменной форме, – при п ...