MathLabs
Định lýĐã chứng minh

Định lý Gauss–Ostrogradsky (định lý phân kỳ)

Phát biểu

Cho V⊂R3V \subset \mathbb{R}^3 là một miền bị chặn với biên trơn ∂V\partial V định hướng bởi pháp tuyến ngoài n\mathbf{n}, và F\mathbf{F} là trường vectơ khả vi liên tục trên một lân cận của V‾\overline{V}. Khi đó ∭V(∇⋅F) dV=∬∂VF⋅n dS\iiint_V (\nabla \cdot \mathbf{F})\, dV = \iint_{\partial V} \mathbf{F} \cdot \mathbf{n}\, dS.

Vì sao đúng?

Phân kỳ ∇⋅F\nabla \cdot \mathbf{F} đo mức độ một trường vectơ tỏa ra từ mỗi điểm, giống như tốc độ ròng chất lỏng được sinh ra hay mất đi tại đó. Cộng dồn tất cả sự sinh ra cục bộ đó bên trong một miền phải bằng đúng lượng chảy ròng thoát ra qua biên của nó — không có gì mất đi ở giữa, nó chỉ buộc phải thoát ra qua mặt biên.

Phác thảo chứng minh

Trước hết chứng minh định lý cho một hộp chữ nhật bằng cách áp dụng định lý cơ bản của giải tích cho từng phương tọa độ, sao cho mỗi cặp mặt đối diện đóng góp hiệu thông lượng khớp với ∂Fi/∂xi\partial F_i/\partial x_i. Mở rộng sang một miền sơ cấp tổng quát (bị chặn trên và dưới bởi các đồ thị theo từng trục) bằng cùng lập luận một biến theo từng thành phần, sau đó phủ một miền tổng quát bằng hợp của các mảnh sơ cấp như vậy và cộng lại, lưu ý rằng thông lượng qua các mặt trong chung nhau triệt tiêu nhau, chỉ còn lại đúng thông lượng qua biên ngoài.

Người phát biểu

Chủ đề chứa định lý này

Định lý liên quan

Chứng minh từng bước

Chưa có chứng minh từng bước cho định lý này.

Tài liệu tham khảo

  1. Jerrold E. Marsden, Anthony J. Tromba (2003). Vector Calculus