势函数英文解释翻译、势函数的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 potential function
分词翻译:
势的英语翻译:
circumstances; force; influence; potential; power; puissance; sign; situation
【医】 force
函数的英语翻译:
function
【计】 F; FUNC; function
专业解析
势函数(Potential Function)是数学与物理学中描述能量分布或场性质的核心概念,其英文对应术语为“potential function”。在向量场理论中,势函数是标量函数,满足保守场(如重力场、静电场)的梯度等于该场的强度,即数学表达式为:
$$
mathbf{F} = -
abla Phi
$$
其中$Phi$为势函数,$mathbf{F}$为保守力场。
关键定义与应用领域
-
数学定义
势函数用于描述保守向量场的无旋性。若区域内的向量场$mathbf{F}$可表示为某标量函数的梯度,则该场称为保守场,势函数的存在性由亥姆霍兹分解定理保证。
-
物理学中的势能模型
在经典力学中,势函数常表示势能,如重力势能$Phi_g = mgh$或电势能$Phi_e = frac{1}{4piepsilon_0}frac{q}{r}$。这类模型为分析物体运动或电荷相互作用提供基础。
-
工程与优化领域的应用
势函数在机器人路径规划、控制系统稳定性分析中被用作李雅普诺夫函数,通过构造势场避免障碍并收敛至目标点。
权威参考来源
- 数学定义参考:《Springer数学百科全书》
- 物理应用来源:《物理学评论》期刊
- 工程案例来源:《IEEE自动控制汇刊》
(注:实际引用需附具体文献链接,此处因格式限制仅标注来源名称。)
网络扩展解释
势函数(Potential Function)是一个在多个学科中广泛使用的概念,其核心含义是通过一个标量函数来描述某种“势”的分布,从而简化复杂系统的分析。以下是不同领域中的具体解释和应用:
1.物理学中的势函数
在物理学中,势函数通常与保守力场相关联。例如:
- 重力势能:物体在重力场中的势能函数为 $V(mathbf{r}) = mgh$,其中 $h$ 是高度,$g$ 为重力加速度。
- 电势:电场中某点的电势 $phi(mathbf{r})$ 定义为电场力对单位正电荷做功的负梯度,即 $mathbf{E} = -
abla phi$。
- 保守场的性质:若力场 $mathbf{F}$ 是保守的(无旋场),则存在势函数 $V$ 使得 $mathbf{F} = -
abla V$,此时场力做功与路径无关。
2.数学中的势函数
在向量分析和微分方程中,势函数是描述向量场特性的标量函数:
- 梯度场:若向量场 $mathbf{F}$ 可表示为某个标量函数的梯度($mathbf{F} =
abla V$),则称 $V$ 为势函数。
- 调和函数:满足拉普拉斯方程 $
abla V = 0$ 的势函数,称为调和函数,常见于静电场、流体力学等问题。
3.其他领域的应用
- 流体力学:速度势函数用于描述无旋流体的速度场,满足 $mathbf{v} =
abla phi$。
- 概率图模型:在马尔可夫随机场中,势函数定义变量间的相互作用强度,用于联合概率分布的建模。
4.公式示例
- 电势与电场关系:$mathbf{E} = -
abla phi$。
- 拉普拉斯方程:在无源区域,电势满足 $
abla phi = 0$。
- 保守力做功:$W = V(mathbf{r}_1) - V(mathbf{r}_2)$,与路径无关。
势函数的核心作用是将复杂的向量场问题转化为标量场的分析,简化计算。其存在性依赖于场的无旋性(如静电场、重力场),且在数学物理方程、工程和统计学中均有重要应用。
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