题目
但尔算子作用于标量函数和矢量函数时有()种形式,但尔算子具有矢量的形式,但不是完整的矢量。A. 1B. 2C. 3D. 4
但尔算子作用于标量函数和矢量函数时有()种形式,但尔算子具有矢量的形式,但不是完整的矢量。
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
题目解答
答案
C. 3
解析
考查要点:本题主要考查对拉普拉斯算子(但尔算子)作用对象及形式的理解,需明确其在标量函数和矢量函数中的不同应用形式,同时注意其矢量性质的特殊性。
解题核心思路:
- 拉普拉斯算子的基本性质:拉普拉斯算子($\nabla^2$)本质上是标量算子,但其表达式可分解为矢量微分算子的组合($\nabla \cdot \nabla$)。
- 作用对象的差异:
- 标量函数:作用结果仍为标量(如 $\nabla^2 \phi$)。
- 矢量函数:可有两种形式:
- 分量独立作用:对矢量的每个分量单独应用标量拉普拉斯算子(如 $\nabla^2 \mathbf{A} = (\nabla^2 A_x, \nabla^2 A_y, \nabla^2 A_z)$)。
- 矢量拉普拉斯算子:与散度、旋度结合的组合形式(如 $\nabla (\nabla \cdot \mathbf{A}) - \nabla \times (\nabla \times \mathbf{A})$)。
- 关键结论:总共有3种形式,对应标量和矢量的不同应用场景。
拉普拉斯算子的作用形式取决于其作用对象的类型:
- 标量函数:
- 表达式为 $\nabla^2 \phi = \nabla \cdot (\nabla \phi)$,结果为标量。
- 矢量函数:
- 分量独立作用:对矢量 $\mathbf{A}$ 的每个分量分别应用标量拉普拉斯算子,结果为矢量 $\nabla^2 \mathbf{A}$。
- 矢量拉普拉斯算子:组合形式 $\nabla (\nabla \cdot \mathbf{A}) - \nabla \times (\nabla \times \mathbf{A})$,常用于电磁学等物理问题。
总结:拉普拉斯算子在标量和矢量函数中共形成3种形式,因此正确答案为 C。