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通俗理解張量tensor

我們的目的是要用數學量來表示物理量,可是標量加上向量,都不足以表達所有的物理量,所以就需要擴大數學量的概念,張量就出現了。

幾何代數中定義的張量是基於向量和矩陣的推廣,通俗壹點理解的話,我們可以將標量視為零階張量,矢量視為壹階張量,那麽矩陣就是二階張量。

張量的嚴格定義是利用線性映射來描述的。與矢量相類似,定義由若幹坐標系改變時滿足壹定坐標轉化關系的有序數組成的集合為張量。 從幾何角度講, 它是壹個真正的幾何量,也就是說,它是壹個不隨參照系的坐標變換(其實就是基向量變化)而變化的東西。最後結果就是基向量與對應基向量上的分量的組合(也就是張量)保持不變,比如壹階張量(向量) a 可表示為 a = x* i + y* j 。由於基向量可以有豐富的組合,張量可以表示非常豐富的物理量。

換壹種定義方式

壹個(p,q)型張量,就是壹個映射:

啰嗦壹下

如果壹個物理量,在物體的某個位置上只是壹個單值,那麽就是普通的標量,比如密度。如果它在同壹個位置、從不同的方向上看,有不同的值,而且這個數恰好可以用矩陣乘觀察方向來算出來,就是張量。

張量積這種東西有很多種理解方式,在不同的語境下面會有不同的看法。但是如果拿來跟矩陣乘積比較的話,我覺得比較好的說法是,張量積是壹種萬有乘積,而矩陣乘法是壹種具體化。

我們現在手裏有很多矩陣,然後希望把兩個矩陣乘起來。壹開始肯定想不到怎麽乘,但是可以猜壹些乘積的最基本的性質,比如說要和數乘是匹配的,也要和加法匹配也就是分配律。不管這個乘積是什麽,都應當有這些基本的性質。那麽這個時候張量積就出現了,他代表了最廣的乘積,也是最弱的乘積,就僅僅滿足上面說的那些基本性質。正因為是最弱的,所以壹切具體的乘積都可以看成是從張量積的結果具體化得到的,也就是可以看成是萬有乘積,或者是壹個包絡的乘積。

在 數學 中, 張量積 ,記為

向量可以表示什麽?

比如,我們可以用壹個平面的法向量代表這個平面;物理上可以用向量代表力等。看來,向量可以表示很多東西,不過仔細想想向量也只表示了幅度(magnitude)與方向(direction)兩個要素而已。

壹個向量有很多種表示方式,我們可以用[0, 1]表示壹個二維向量,也可以用平面、三維或更高維空間中的壹條帶箭頭的線表示壹個向量。我們都是知道(0, 0) —> (1, 1)可表示壹個從(0, 0)到(1, 1)的有向線段(向量),那麽,為什麽可以用[0, 1]表示壹個向量呢?

根據前面的講解,我們知道壹個向量就是空間中的壹條有向線段,可以用壹組坐標系的基和向量相應分量的乘積組合來表示。由於坐標系有很多種定義方式,基也就有很多種,對應的分量也會有很多種,但如果大家默認使用同壹套基向量,那麽基向量都不需要了,此時,想要表示壹個向量,只要給定這三個分量即可,比如用0, 1表示壹個向量,如果加上兩個括號,這就是我們在書上經常看到的向量的列表示(0, 1),三維的有(1, 2, 1)。貼壹個很有愛的圖

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