向量分析

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与向量函数有关的微积分运算及其应用。

向量函数的微分法

设有一依赖于某变量 t的向量函数t在某一区间α≤tβ上变化)。如果下面这极限存在,则称

A(t)在t处的导数。导数存在的充分必要条件是三个分量函数t处都有导数,且恒有

也可定义向量函数的微分:

或即

类似地可定义向量函数的高阶导数与高阶微分。

如向量函数依赖于多个自变量,例如A(uv),则也可定义偏导数以及全微分

等等。

向量函数的积分法

A(t)在区间[α,β]上的积分定义为

式中Δ为[α,β]的一分划:,而τk中任何一点。用分量写法,则有 当然要假定各分量的积分存在。

也可以定义重积分以及线积分、面积分等等。

总之,向量函数的微分法与积分法都可通过它的各分量的相应运算来实现。

A(t)为一曲线C上动点的位置向量,t为流动参数,亦即,C有参数方程

A┡(t)的方向就和曲线Ct处的切线方向相同。如果A(uv)是一曲面S上动点的位置向量,而uv为流动参数,则向量积的方向就和曲面S上(uv)处的法线方向相同。用这些基本事实,可以来研究空间曲线、曲面的性质,也是微分几何的出发点。

以上所述,也可推广到高维的向量函数上去。向量又可以看作一阶张量,因此向量分析又是张量分析的特例。