拉普拉斯方程英文解释翻译、拉普拉斯方程的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 Laplace equation
【化】 Laplace equation
分词翻译:
拉普拉的英语翻译:
【计】 Laplace's law
斯的英语翻译:
this
【化】 geepound
方程的英语翻译:
equation
专业解析
拉普拉斯方程(Laplace's Equation)是数学物理中描述稳态或平衡状态的重要偏微分方程。其汉英对照定义及详细解释如下:
一、汉英术语对照
- 中文:拉普拉斯方程
- 英文:Laplace's Equation
- 数学形式:
$$
abla phi = 0
$$
其中 (
abla) 是拉普拉斯算子(Laplacian Operator),(phi) 是标量函数。
二、方程含义与物理意义
拉普拉斯方程描述标量场在无源区域内的稳态分布,即场量(如电势、温度、流体势)的空间变化率满足二阶偏导数和为零。其物理意义包括:
- 静电学:真空中静电场电势分布(无电荷区域)。
- 流体力学:不可压缩流体的无旋流动速度势。
- 热传导:稳态温度场(无热源区域)。
三、数学特性
- 调和函数:方程的解称为调和函数(Harmonic Function),满足均值性质(函数在球心值等于球面平均值)。
- 唯一性定理:边界条件唯一确定解,适用于电磁场边值问题。
- 极值原理:调和函数在区域内部无法取到极值(除非为常数)。
四、典型应用场景
领域 |
应用实例 |
电磁学 |
计算电容器内部电场、静磁势分布 |
引力场 |
天体引力势在真空中的传播模型 |
地球物理 |
地壳稳态温度场模拟 |
图像处理 |
边缘检测中的拉普拉斯滤波器 |
五、权威参考文献
- 《数学物理方法》(顾樵著):第7章详解拉普拉斯方程的分离变量法及边界条件处理。
- 麻省理工学院公开课《微分方程》:Lecture 25 讨论拉普拉斯算子的物理意义(链接)。
- Wolfram MathWorld:调和函数性质证明(链接)。
六、扩展:与相关方程的联系
- 泊松方程(Poisson's Equation):(
abla phi = rho),描述有源场(如存在电荷的区域),是拉普拉斯方程的推广形式。
- 亥姆霍兹方程(Helmholtz Equation):(
abla phi + kphi = 0),用于波动现象的稳态解。
注:因未检索到可直接引用的在线词典资源,本文内容综合经典数学物理教材及学术机构公开课程,符合原则的核心定义与工程实践背景。
网络扩展解释
拉普拉斯方程是数学物理中的一个重要偏微分方程,其形式为:
$$
abla phi = 0
$$
其中$
abla$表示拉普拉斯算子(三维直角坐标系中为$frac{partial}{partial x} + frac{partial}{partial y} + frac{partial}{partial z}$),$phi$是标量势函数。以下是其核心要点:
-
物理意义
该方程描述无源、稳态的物理场分布,例如:
- 静电场的电势分布(无电荷区域)
- 稳态热传导中的温度场
- 不可压缩流体的无旋流动速度势
-
数学特性
解称为调和函数,满足:
- 平均值定理:任意点函数值等于以该点为中心的球面平均值
- 极值原理:解在区域内部无法取得极大或极小值
- 光滑性:解在其定义域内无限可微
-
边界条件类型
实际求解需结合边界条件:
- 狄利克雷条件:直接给定边界上的函数值
- 诺伊曼条件:给定边界上的法向导数值
- 混合边界条件
-
与泊松方程的关系
当存在场源时,方程扩展为泊松方程$
abla phi = rho$,例如含电荷分布的静电场。
-
解法与应用领域
- 解析方法:分离变量法、复变函数法(二维情形)
- 数值方法:有限差分法、有限元法
- 现代应用:图像处理(边缘检测)、机器学习(图拉普拉斯矩阵)
该方程在工程学(如半导体器件模拟)、地球物理学(重力场建模)和金融数学(期权定价)中均有广泛应用,是研究稳态平衡现象的基础工具。
分类
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
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