矢量场的亥姆霍兹分解(Helmholtz Decomposition):存在性及唯一性
目录
1. 无旋场(引理)
1.1 例子
2. 无源场(引理)
2.1 例子
3. 无旋无源场
3.1 例子
4. 有旋有源场
4.1 例子
4.2 亥姆霍兹分解的存在性证明
4.3 亥姆霍兹分解的唯一性
4.4 势函数与向量势的唯一性
市面上(维基百科等)对亥姆霍兹分解的证明一般都是借用狄拉克函数的性质,从而将其分解成两项,一项是标量场的梯度,另一项是矢量场的旋度。但是这种证明方法并不严谨,它只是一种存在性的证明,并不能解释亥姆霍兹分解的唯一性。
我在这里引入数学分析里的两条定理(详见 第13章-场的数学,《数学分析教程》第二版 下册, 常庚哲 史济怀)。基于这两条引理,我详细论证了亥姆霍兹分解的存在性和唯一性,这将有助于理解电磁场理论中的“库伦规范”和“洛伦兹规范”。
1. 无旋场(引理)
1.1 例子
注:例子都来自 Helmholtz Decomposition of Vector Fields (Dr. Christopher S. Baird)
2. 无源场(引理)
2.1 例子
3. 无旋无源场
3.1 例子
4. 有旋有源场
4.1 例子
4.2 亥姆霍兹分解的存在性证明
4.3 亥姆霍兹分解的唯一性
4.4 势函数与向量势的唯一性
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