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21题
$f$是所给的标量场, $\mathbf a$是一个常向量场.
对于标量场$f$、向量场$v$有公式$\operatorname{div}(fv)=(∇f)·v+f(\operatorname{div}v)$,
此处$\bf a$是一个常向量场, 即$\operatorname{div}a=0$, 我们有$\operatorname{div}(f\mathbf a)=(∇f)·\bf a$,
将$\mathbf F=f\mathbf a$代入散度定理$$\iint_{S}(f\mathbf a\cdot \mathbf{n}) d S=\iiint_{D} \operatorname{div}(f\mathbf a)d V$$
即$$\mathbf a\cdot \iint_{S}f\mathbf{n} d S=\mathbf a\cdot\iiint_{D}∇f\,d V$$由$\bf a$的任意性,$$\iint_S f \mathbf{n} d S=\iiint_D \nabla f d V .$$同样地, 将$\mathbf F=\mathbf c\times\mathbf P$代入散度定理, 可以证明: 对于一个向量场$\mathbf P(x,y,z)$,$$\iint_S \mathbf P\times \mathbf{n} d S=\iiint_D \operatorname{curl}\mathbf P d V .$$以上证明和MathWorld相同 |
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