2016年3月16日水曜日

第34回 曲線座標の続き

第34回 曲線座標の続き




前回、曲線座標の線元素ds
  
であること、ただし、

  

さらに、曲線座標の単位ベクトルuvw
  
になるというところまでやったにゃ。

で、曲線座標の代表的なものである球座表のh₁h₂h₃を求めることにするにゃ。


球座表、3次元の極座標とは次のようなもの。

  
だから、
  
となる。

問題1 円柱座標のh₁h₂h₃を求めよ。
【解】
円柱座標は
  
だから、
  
zはそのままだから計算をする必要はないケロ!!
問題2 店の位置ベクトルをrとすれば
  
である。
【解】
uと∂r/∂uは同じ向きをもち、|u|=1|∂r/∂u|=h₁なので、
  
同様に、
  

そして、今回のメインである次の問題を解くことにする。

問題3 ベクトルAuvwの成分と直交軸に関するには次の関係があることを示せ。
  

いきなり解いてもいいのだけれど、「急がば廻れ」ということで脱線するにゃ。

前回、方向余弦というものをやった。で、uの方向余弦をl₁m₁n₁vの方向余弦をl₂m₂n₂wの方向余弦をl₃m₃n₃とする。そうすると、
  
という関係が成立する。
  
Auの内積をとると、uvwはそれぞれが直交するから、uv=vw=wu=0で、
  
同様に、vwの内積をとると、
  
つまり、
方向余弦が与えられているとき、上の式が変換公式になる。

【解】
  
だから、
  
同様に、
  
となり、
となる。

ちなみに、
  
ね。同様に、
  

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