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.

Место профессионального воспитания в разделе «Кулинария», 11 класс
Вводное занятие Содержание курса в текущем учебном году. Действие на организм высокой температуры и влажности. Профессиональные вредности. Значение личной гигиены для работников общественного питания. Значение санитарной культуры для предупреждения инфекций и отравлений. Перечень заболеваний, препя ...

Модульное обучение
В конце 80-х — начале 90-х годов XX в. в педагогику «врывается» еще один термин из области технических наук, а именно «модуль». Стали говорить и писать о «принципе модульного обучения», «модульной системе образования» и т.п. Давайте разберемся, что это такое. Слово «модуль» (от латинского modulus — ...

Содержание и средства эстетического воспитания дошкольников
Содержание эстетического воспитания дошкольников включает: - изучение элементов теории эстетики; - систематическое общение с художественной культурой; - организованное участие в художественном творчестве. Базисная программа развития дошкольников «Истоки» представляет содержание эстетического воспит ...