勢函數英文解釋翻譯、勢函數的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 potential function
分詞翻譯:
勢的英語翻譯:
circumstances; force; influence; potential; power; puissance; sign; situation
【醫】 force
函數的英語翻譯:
function
【計】 F; FUNC; function
專業解析
勢函數(Potential Function)是數學與物理學中描述能量分布或場性質的核心概念,其英文對應術語為“potential function”。在向量場理論中,勢函數是标量函數,滿足保守場(如重力場、靜電場)的梯度等于該場的強度,即數學表達式為:
$$
mathbf{F} = -
abla Phi
$$
其中$Phi$為勢函數,$mathbf{F}$為保守力場。
關鍵定義與應用領域
-
數學定義
勢函數用于描述保守向量場的無旋性。若區域内的向量場$mathbf{F}$可表示為某标量函數的梯度,則該場稱為保守場,勢函數的存在性由亥姆霍茲分解定理保證。
-
物理學中的勢能模型
在經典力學中,勢函數常表示勢能,如重力勢能$Phi_g = mgh$或電勢能$Phi_e = frac{1}{4piepsilon_0}frac{q}{r}$。這類模型為分析物體運動或電荷相互作用提供基礎。
-
工程與優化領域的應用
勢函數在機器人路徑規劃、控制系統穩定性分析中被用作李雅普諾夫函數,通過構造勢場避免障礙并收斂至目标點。
權威參考來源
- 數學定義參考:《Springer數學百科全書》
- 物理應用來源:《物理學評論》期刊
- 工程案例來源:《IEEE自動控制彙刊》
(注:實際引用需附具體文獻鍊接,此處因格式限制僅标注來源名稱。)
網絡擴展解釋
勢函數(Potential Function)是一個在多個學科中廣泛使用的概念,其核心含義是通過一個标量函數來描述某種“勢”的分布,從而簡化複雜系統的分析。以下是不同領域中的具體解釋和應用:
1.物理學中的勢函數
在物理學中,勢函數通常與保守力場相關聯。例如:
- 重力勢能:物體在重力場中的勢能函數為 $V(mathbf{r}) = mgh$,其中 $h$ 是高度,$g$ 為重力加速度。
- 電勢:電場中某點的電勢 $phi(mathbf{r})$ 定義為電場力對單位正電荷做功的負梯度,即 $mathbf{E} = -
abla phi$。
- 保守場的性質:若力場 $mathbf{F}$ 是保守的(無旋場),則存在勢函數 $V$ 使得 $mathbf{F} = -
abla V$,此時場力做功與路徑無關。
2.數學中的勢函數
在向量分析和微分方程中,勢函數是描述向量場特性的标量函數:
- 梯度場:若向量場 $mathbf{F}$ 可表示為某個标量函數的梯度($mathbf{F} =
abla V$),則稱 $V$ 為勢函數。
- 調和函數:滿足拉普拉斯方程 $
abla V = 0$ 的勢函數,稱為調和函數,常見于靜電場、流體力學等問題。
3.其他領域的應用
- 流體力學:速度勢函數用于描述無旋流體的速度場,滿足 $mathbf{v} =
abla phi$。
- 概率圖模型:在馬爾可夫隨機場中,勢函數定義變量間的相互作用強度,用于聯合概率分布的建模。
4.公式示例
- 電勢與電場關系:$mathbf{E} = -
abla phi$。
- 拉普拉斯方程:在無源區域,電勢滿足 $
abla phi = 0$。
- 保守力做功:$W = V(mathbf{r}_1) - V(mathbf{r}_2)$,與路徑無關。
勢函數的核心作用是将複雜的向量場問題轉化為标量場的分析,簡化計算。其存在性依賴于場的無旋性(如靜電場、重力場),且在數學物理方程、工程和統計學中均有重要應用。
分類
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
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