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stoke定理

斯托克斯定理(Stokes' theorem)是微分幾何中的一個重要概念,它涉及到微分形式的積分。該定理推廣了向量微積分中的幾個基本定理,包括但不限於:

封閉曲線上的速度環量等於該封閉曲線內所有渦束的渦通量之和。

在三維空間中,向量場的旋度的曲面積分等於向量場在曲面邊界上的線積分。

斯托克斯定理的一般形式可以表述為:設S是一個分片光滑的有向曲面,其邊界為有向閉曲線Γ,且Γ的正向與S的側符合右手規則。如果函式P(x,y,z)、Q(x,y,z)、R(x,y,z)都是定義在「曲面S連同其邊界Γ」上且都具有一階連續偏導數的函式,則有:

[ \int_{\partial S} Pdx + Qdy + Rdz = \int_{S} \left( \frac{\partial R}{\partial y} - \frac{\partial Q}{\partial z} \right) dx + \left( \frac{\partial P}{\partial z} - \frac{\partial R}{\partial x} \right) dy + \left( \frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y} \right) dz ]

這個公式被稱為斯托克斯公式,它是微積分基本定理、格林公式高-奧公式、三維空間上的斯托克斯公式的推廣。斯托克斯定理不僅在理論上有重要意義,也在實際套用中被廣泛使用,特別是在流體動力學和電磁學等領域。