Курсовая работа: Элементы тензороного исчисления

Содержание

Введение

§1. Линейные преобразования

§2. Индексные обозначения

§3. Общее определение тензоров

§4. Скалярное произведение и метрический тензор

§5. Действия с тензорами

§6. Поднятие и опускание индексов

§7. Тензоры в криволинейных координатах

§8. Примеры вычислений

Заключение

Литература

Введение

Возникновение тензорного исчисления было подготовлено в 19 веке развитием теории алгебраических форм, с одной стороны, и теории квадратичных дифференциальных форм - с другой. Исследования в области теории дифференциальных квадратичных форм были непосредственно связаны с дифференциальной геометрией: с геометрией поверхностей (К. Гаусс) и с геометрией многомерного метрического пространства (Б. Риман). Современную форму тензорному исчислению придал итальянский математик Г. Риччи-Курбастро, поэтому тензорное исчисление иногда называется исчислением Риччи. Идеи Риччи-Курбастро первоначально не получили широкого распространения. Внимание к ним возросло после появления (1915-16) общей теории относительности А. Эйнштейна, математическая часть которой целиком основана на тензорном исчислении.

Тензор (от лат. tensus - напряжённый, натянутый), математический термин, появившийся в середине 19 века и с тех пор применяющийся в двух различных смыслах. Наибольшее распространение термин «тензор» получил в современном тензорном исчислении, где это название присваивается особого рода величинам, преобразующимся по особому закону. В механике, особенно в теории упругости, термин «тензор» широко применяется как синоним симметрического аффинора, то есть линейного оператора F , преобразующего вектор х в вектор F х , и симметрического в том смысле, что скалярное произведение у F х не меняется при перестановке векторов х и у . Здесь термин был первоначально связан с малыми растяжениями (и сжатиями), возникающими при упругой деформации (откуда и название «тензор»), а затем перенесён в другие области механики. Так появились тензор деформации, тензор напряжения, тензор инерции и др.

§1. Линейные преобразования

Пусть переменные преобразуются в новые с помощью линейного преобразования

где - константы (все индексы пробегают значения 1, 2, 3..., n независимо друг от друга.). Применяя условие о суммировании, можем записать эту систему уравнений в виде

(1.1)

Мы предполагаем, что определитель преобразования не равен нулю. Пусть является алгебраическим дополнением элемента в определителе c деленным на величину (- обратная матрица). Тогда

(1.2)

и мы можем разрешить систему уравнений (1.1) относительно x

(1.3)

Это показывает, что данное преобразование обратимо.

Кроме того, если мы имеем

т. е. тождественное преобразование.

Если перейти сначала от переменных к по (1.1), а затем от переменных к при помощи преобразования

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--