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度量張量
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黎曼幾何里面,度量張量,物理學(xué)譯為度規(guī)張量,是指用來(lái)衡量度量空間中距離及角度的二階張量。

介紹

伯恩哈德·黎曼幾何里面,度量張量(英語(yǔ):Metric tensor)又叫黎曼度量,物理學(xué)譯為度規(guī)張量,是指一用來(lái)衡量度量空間中距離,面積及角度的二階張量。

當(dāng)選定一個(gè)局部坐標(biāo)系統(tǒng),度量張量為二階張量一般表示為,也可以用矩陣表示,記作為G或g。而記號(hào)傳統(tǒng)地表示度量張量的協(xié)變分量(亦為“矩陣元素”)。

定義

a到 b的弧線長(zhǎng)度定義如下,其中參數(shù)定為t,t由a到b:

兩個(gè)切矢量的夾角,設(shè)矢量和和,定義為:

若 f為 到的局部微分同胚,其誘導(dǎo)出的度量張量的矩陣形式G,由以下方程計(jì)算得出:

J 表示f的雅可比矩陣,它的轉(zhuǎn)置為。著名例子有之間從極坐標(biāo)到直角坐標(biāo)的坐標(biāo)變換,在這例子里有:

這映射的雅可比矩陣為

所以

這跟微積分里極坐標(biāo)的伯恩哈德·黎曼度量,一致。

例子

二維歐幾里德度量張量:

弧線長(zhǎng)度轉(zhuǎn)為熟悉微積分方程式:

在其他坐標(biāo)系統(tǒng)的歐氏度量:

坐標(biāo)系

圓柱坐標(biāo)系:

球坐標(biāo)系:

平面赫爾曼·閔可夫斯基空間:

在一些習(xí)慣中,與上面相反地,時(shí)間ct的度規(guī)分量取正號(hào)而空間 的度規(guī)分量取負(fù)號(hào),故矩陣表示為:

參考資料 >

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