拉普拉斯方程英文解釋翻譯、拉普拉斯方程的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【計】 Laplace equation
【化】 Laplace equation
分詞翻譯:
拉普拉的英語翻譯:
【計】 Laplace's law
斯的英語翻譯:
this
【化】 geepound
方程的英語翻譯:
equation
專業解析
拉普拉斯方程(Laplace's Equation)是數學物理中描述穩态或平衡狀态的重要偏微分方程。其漢英對照定義及詳細解釋如下:
一、漢英術語對照
- 中文:拉普拉斯方程
- 英文:Laplace's Equation
- 數學形式:
$$
abla phi = 0
$$
其中 (
abla) 是拉普拉斯算子(Laplacian Operator),(phi) 是标量函數。
二、方程含義與物理意義
拉普拉斯方程描述标量場在無源區域内的穩态分布,即場量(如電勢、溫度、流體勢)的空間變化率滿足二階偏導數和為零。其物理意義包括:
- 靜電學:真空中靜電場電勢分布(無電荷區域)。
- 流體力學:不可壓縮流體的無旋流動速度勢。
- 熱傳導:穩态溫度場(無熱源區域)。
三、數學特性
- 調和函數:方程的解稱為調和函數(Harmonic Function),滿足均值性質(函數在球心值等于球面平均值)。
- 唯一性定理:邊界條件唯一确定解,適用于電磁場邊值問題。
- 極值原理:調和函數在區域内部無法取到極值(除非為常數)。
四、典型應用場景
領域 |
應用實例 |
電磁學 |
計算電容器内部電場、靜磁勢分布 |
引力場 |
天體引力勢在真空中的傳播模型 |
地球物理 |
地殼穩态溫度場模拟 |
圖像處理 |
邊緣檢測中的拉普拉斯濾波器 |
五、權威參考文獻
- 《數學物理方法》(顧樵著):第7章詳解拉普拉斯方程的分離變量法及邊界條件處理。
- 麻省理工學院公開課《微分方程》:Lecture 25 讨論拉普拉斯算子的物理意義(鍊接)。
- Wolfram MathWorld:調和函數性質證明(鍊接)。
六、擴展:與相關方程的聯繫
- 泊松方程(Poisson's Equation):(
abla phi = rho),描述有源場(如存在電荷的區域),是拉普拉斯方程的推廣形式。
- 亥姆霍茲方程(Helmholtz Equation):(
abla phi + kphi = 0),用于波動現象的穩态解。
注:因未檢索到可直接引用的線上詞典資源,本文内容綜合經典數學物理教材及學術機構公開課程,符合原則的核心定義與工程實踐背景。
網絡擴展解釋
拉普拉斯方程是數學物理中的一個重要偏微分方程,其形式為:
$$
abla phi = 0
$$
其中$
abla$表示拉普拉斯算子(三維直角坐标系中為$frac{partial}{partial x} + frac{partial}{partial y} + frac{partial}{partial z}$),$phi$是标量勢函數。以下是其核心要點:
-
物理意義
該方程描述無源、穩态的物理場分布,例如:
- 靜電場的電勢分布(無電荷區域)
- 穩态熱傳導中的溫度場
- 不可壓縮流體的無旋流動速度勢
-
數學特性
解稱為調和函數,滿足:
- 平均值定理:任意點函數值等于以該點為中心的球面平均值
- 極值原理:解在區域内部無法取得極大或極小值
- 光滑性:解在其定義域内無限可微
-
邊界條件類型
實際求解需結合邊界條件:
- 狄利克雷條件:直接給定邊界上的函數值
- 諾伊曼條件:給定邊界上的法向導數值
- 混合邊界條件
-
與泊松方程的關系
當存在場源時,方程擴展為泊松方程$
abla phi = rho$,例如含電荷分布的靜電場。
-
解法與應用領域
- 解析方法:分離變量法、複變函數法(二維情形)
- 數值方法:有限差分法、有限元法
- 現代應用:圖像處理(邊緣檢測)、機器學習(圖拉普拉斯矩陣)
該方程在工程學(如半導體器件模拟)、地球物理學(重力場建模)和金融數學(期權定價)中均有廣泛應用,是研究穩态平衡現象的基礎工具。
分類
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
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