Nabla 運算元

哈密爾頓引入的微分運算元

向量微分運算元,Nabla運算元(nabla operator),又稱劈形運算元,倒三角運算元,是一個微分運算元。哈密頓運算元(Hamiltonian) 為一個可觀測量(observable),對應於系統的的總能量。

介紹


當應用於在一維域上定義的函數時,它表示其在微積分中定義的標準導數。當應用於場(在多維域上定義的函數)時,del可以表示標量場(或者有時是矢量場,如在Navier-Stokes方程式中)的斜率(局部最陡坡度),發散度的矢量場,或矢量場的旋度(旋轉),這取決於它的應用方式。
嚴格來說,del並不是一個特定的運算元,而是一個方便的使用的數學符號,這使得許多方程易於書寫和記憶。nabla算符可以解釋為向量的偏導數運算符,其三個可能的含義-梯度,散度和旋度-可以被正式地視為具有標量,點積和交叉乘積的乘積。詳細描述如下:
梯度:
散度:
旋度:

定義


其形式化定義為:
n維空間中,分母dr為含n個分量的向量,因而本身就是個n維向量運算元
三維情況下, ,或者, 。
二維情況下, ,或, 。
作用於不同類型的量,得到的就是不同類型的新量:
直接作用於函數(不論F是標量還是向量),意味著求F(r)的梯度,表示為: (標量函數的梯度為向量,向量的梯度為二階張量……);
與非標量函數F(r)由點積符號·連接,意味著求F(r)的散度,表示為: ;
與非標量(三維)函數F(r)由叉積符號×連接,意味著求F(r)的旋度,表示為: 。
Nabla運算元的名字來自希臘語中一種被稱為納布拉琴的豎琴。相關的辭彙也存在於亞拉姆語和希伯來語中。
該符號的另一常見的名稱是atled,因為它是希臘字母Δ倒過來的形狀。除了atled外,它還有一個名稱是del。
劈形運算元在標準HTML中寫為&nabla,而在LaTeX中為\nabla。在Unicode中,它是十進位數8711,也即十六進位數0x2207。
劈形運算元在數學中用於指代梯度算符,並形成散度、旋度拉普拉斯運算元。它也用於指代微分幾何中的聯絡(可以視為更廣意義上的梯度運算元)。它由哈密爾頓引入。