CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質


 作者Cadence CFD 解決方案

關鍵要點

  • Kronecker delta 函數 ij 只取兩個值,1 或 0。

  • Kronecker delta 函數表達式中的兩個索引 i 和 j 可以互換。

  • 與張量分析、線性代數和數字信號處理有關的數學陳述可以使用克羅內克三角函數表示為一個方程。

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖1

Kronecker delta 函數可用于簡化復雜的數學表達式

不提 Kronecker delta 函數就不可能解釋理論物理。大多數物理學家、數學家和工程師都使用 Kronecker delta 函數來表達復雜的表達式。Kronecker delta 函數是一個強大的張量,有助于壓縮和簡化長而復雜的表達式。Kronecker delta 函數和 Levi-Civita 張量是技術領域中最流行的兩種張量。在本文中,我們將探索 Kronecker delta 函數及其性質。 

克羅內克三角函數

在理論物理學中,物理學家使用克羅內克δ函數來簡潔明了地表達他們的想法。Kronecker delta 函數使用帶有下標“i”和“j”的小寫希臘字母,表示為δ ij。Kronecker delta 函數δ ij僅取兩個值,1 或 0,這就是它被視為二元函數的原因。

Kronecker delta 函數根據兩個索引“i”和“j”產生 1 或 0。這兩個指數表示維度。例如,如果我們考慮一個三維空間,那么 Kronecker delta 函數索引 i 和 j 可以取值 1、2 和 3。

Kronecker delta 函數的數學定義是: 

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖2

換句話說,當索引 i 和 j 相等時,Kronecker delta 函數等于 1。當索引 i 和 j 不相等時,Kronecker delta 函數產生 0 值。

以下是下表中克羅內克增量函數的幾個示例。

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖3

Kronecker Delta 函數與單位矩陣 

讓我們區分單位矩陣和 Kronecker Delta 函數。

考慮一個 3 X 3 單位矩陣:

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖4

行和列分別由 i 和 j 表示。可以看出,當i和j相等時,矩陣元素I ij = 1。否則,矩陣元素為零。 

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖5

從上面給出的數學方程式可以清楚地看出,單位矩陣中的任何一般元素都可以使用 Kronecker delta 函數來編寫。 

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖6

請注意,n 是單位矩陣的維數。

Kronecker Delta 函數規則

Kronecker delta 函數廣泛用于數學、物理和工程。通過應用函數的某些規則,可以簡化涉及 Kronecker delta 函數的數學計算。 

  1. 對稱性

Kronecker delta 函數表達式中的兩個索引(i 和 j)可以互換。

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖7

  1.  求和性質

在理論科學中,我們可能會得出 Kronecker delta 函數的乘積。如果 Kronecker delta 函數的乘積包含一個公共索引,則可以將其刪除并使用其余索引重寫。

考慮乘積δ ik δ kj。在此表達式中,兩個 Kronecker delta 函數都包含索引“k”。索引 'k' 可以從表達式中刪除,表達式可以重寫為 

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖8

求和索引“k”是收縮的。

  1. 收縮性

考慮乘積 a δ jk這里,j 是j和 Kronecker delta 函數中的公共索引。公共索引 'j' 可以從表達式中刪除,因子 a j得到另一個索引。該表達式可以重寫為

CFD學習:Kronecker Delta 函數的性質的圖9

  1. 累積總和

考慮δ ii,其中“i”從 1 變化到 n。當對索引“i”進行求和時,我們得到δ 11 + δ 22 + δ 33 +…………。δ nn。根據對稱屬性,每個 Kronecker delta 函數產生 1 并給出等于“n”的總和。

δjj = n

在數學陳述中應用 Kronecker Delta 函數

張量分析、線性代數和數字信號處理所涉及的數學陳述可以用 Kronecker delta 函數表示為一個方程。如果您是物理學家、數學家或工程師,了解 Kronecker delta 函數有助于您以更簡單的方式在數學上定義理論概念。Kronecker delta 函數用于分析多維空間中的問題。

Cadence 的 CFD 軟件可以幫助您簡化涉及多維空間的復雜問題。訂閱我們的時事通訊以獲取最新的 CFD 更新或瀏覽 Cadence 的CFD 軟件套件,包括Fidelity和Fidelity Pointwise,以了解有關 Cadence 如何為您提供解決方案的更多信息。 

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP