根据提供的信息,我们可以总结出以下知识点: ### 一、电磁场与电磁波——矢量场的基本运算 #### 1.1 矢量场的基本运算示例 在本例中,给出了三个矢量 \( \mathbf{A} \), \( \mathbf{B} \), 和 \( \mathbf{C} \),并要求计算它们之间的各种运算结果。 - **矢量 \( \mathbf{A} \)** 的定义为: \[ \mathbf{A} = x\hat{i} + y\hat{j} - z\hat{k} \] - **矢量 \( \mathbf{B} \)** 的定义为: \[ \mathbf{B} = x\hat{i} + y\hat{j} - 2z\hat{k} \] - **矢量 \( \mathbf{C} \)** 的定义为: \[ \mathbf{C} = -x\hat{i} + y\hat{j} + 2z\hat{k} \] 接下来,我们逐一解答题目要求的各个部分: - **(a) 计算矢量 \( \mathbf{A} \) 的模**: \[ |\mathbf{A}| = \sqrt{x^2 + y^2 + (-z)^2} = \sqrt{x^2 + y^2 + z^2} \] 对于特定的坐标点,比如 \( (1, 2, 3) \),则有: \[ |\mathbf{A}| = \sqrt{1^2 + 2^2 + 3^2} = \sqrt{1 + 4 + 9} = \sqrt{14} \] - **(b) 计算单位矢量 \( \mathbf{\hat{b}} \) 指向 \( \mathbf{B} \)**: \[ \mathbf{\hat{b}} = \frac{\mathbf{B}}{|\mathbf{B}|} = \frac{x\hat{i} + y\hat{j} - 2z\hat{k}}{\sqrt{x^2 + y^2 + (-2z)^2}} \] 特定坐标点 \( (1, 2, 3) \) 下,单位矢量为: \[ \mathbf{\hat{b}} = \frac{1\hat{i} + 2\hat{j} - 6\hat{k}}{\sqrt{1 + 4 + 36}} = \frac{1\hat{i} + 2\hat{j} - 6\hat{k}}{\sqrt{41}} \] - **(c) 计算矢量 \( \mathbf{A} \) 和 \( \mathbf{B} \) 的点积**: \[ \mathbf{A} \cdot \mathbf{B} = (x\hat{i} + y\hat{j} - z\hat{k}) \cdot (x\hat{i} + y\hat{j} - 2z\hat{k}) = x^2 + y^2 + 2z^2 \] 特定坐标点 \( (1, 2, 3) \) 下,点积为: \[ \mathbf{A} \cdot \mathbf{B} = 1^2 + 2^2 + 2 \cdot 3^2 = 1 + 4 + 18 = 23 \] - **(d) 计算矢量 \( \mathbf{B} \) 和 \( \mathbf{C} \) 的叉积**: \[ \mathbf{B} \times \mathbf{C} = \left| \begin{array}{ccc} \hat{i} & \hat{j} & \hat{k} \\ x & y & -2z \\ -x & y & 2z \\ \end{array} \right| = 4z\hat{i} - 4x\hat{j} - 2(x^2 + y^2)\hat{k} \] 特定坐标点 \( (1, 2, 3) \) 下,叉积为: \[ \mathbf{B} \times \mathbf{C} = 12\hat{i} - 4\hat{j} - 10\hat{k} \] - **(e) 计算三重矢量积 \( (\mathbf{A} \times \mathbf{B}) \times \mathbf{C} \)**: 首先计算 \( \mathbf{A} \times \mathbf{B} \): \[ \mathbf{A} \times \mathbf{B} = \left| \begin{array}{ccc} \hat{i} & \hat{j} & \hat{k} \\ x & y & -z \\ x & y & -2z \\ \end{array} \right| = -z\hat{i} - x\hat{j} + 0\hat{k} \] 接着计算 \( (\mathbf{A} \times \mathbf{B}) \times \mathbf{C} \): \[ (\mathbf{A} \times \mathbf{B}) \times \mathbf{C} = (-z\hat{i} - x\hat{j}) \times (-x\hat{i} + y\hat{j} + 2z\hat{k}) \] 特定坐标点 \( (1, 2, 3) \) 下,结果为: \[ (\mathbf{A} \times \mathbf{B}) \times \mathbf{C} = 3\hat{i} - 4\hat{j} + 6\hat{k} \] - **(f) 计算 \( \mathbf{A} \times (\mathbf{B} \times \mathbf{C}) \) 的点积**: \[ \mathbf{A} \cdot (\mathbf{B} \times \mathbf{C}) = (x\hat{i} + y\hat{j} - z\hat{k}) \cdot (4z\hat{i} - 4x\hat{j} - 2(x^2 + y^2)\hat{k}) \] 特定坐标点 \( (1, 2, 3) \) 下,点积为: \[ \mathbf{A} \cdot (\mathbf{B} \times \mathbf{C}) = 12 - 8 - 18 = -14 \] 通过以上分析,我们可以看出矢量场中的基本运算包括了矢量的加减、点积、叉积以及它们的各种组合形式,这些运算是理解和解决电磁场问题的基础。
- 粉丝: 0
- 资源: 2
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助