张量学习(6):张量代数

本文介绍了张量的基本运算,包括相等、和、差、数积、并积、缩并、内积、点积、双点积及并矢等九种运算。重点阐述了这些运算在坐标变换下分量的变化规律及运算后的阶数变化。

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1.相等

若两个张量T=TijeiejT = T_{ij}e_ie_jT=TijeiejS=SijeiejS = S_{ij}e_ie_jS=Sijeiej相等,即:T=ST = ST=S
则对应分量相等,即:在这里插入图片描述
若两个张量在某个坐标系中的对应分量相等,则它们在任何其他坐标系中对应分量也相等。

2.和、差

两个同阶张量A=AijeiejA = A_{ij}e_ie_jA=AijeiejB=BijeiejB = B_{ij}e_ie_jB=Bijeiej之和(或差)是另一个同阶张量T=TijeiejT = T_{ij}e_ie_jT=Tijeiej
在这里插入图片描述

其分量的关系为:
在这里插入图片描述

3.数积

张量AAA和一个数λ\lambdaλ(或标量函数)相乘得另一同维同阶张量TTT
在这里插入图片描述
其分量的关系为:
在这里插入图片描述

4.并积

两个同维不同阶(或同阶)张量AAABBB的并积TTT是一个阶数等于A、BA、BAB阶数之和的高阶张量。
设:
在这里插入图片描述
则:
在这里插入图片描述
其分量关系为:
在这里插入图片描述
注意:AB≠BAAB \ne BAAB=BA

5.缩并

若对基张量中的任意两个基矢量求点积,则张量将缩并为低二阶的新张量。
在这里插入图片描述
其分量关系为:
在这里插入图片描述
若在基张量中取不同基矢量的点积,则缩并的结果也不同。
列如:
在这里插入图片描述
推出:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
推出:
在这里插入图片描述
即:
在这里插入图片描述

6.内积

内积===并积+++缩并
例如:A=AijkeiejekA = A_{ijk}e_ie_je_kA=AijkeiejekB=BlmelemB = B_{lm}e_le_mB=Blmelem的一种内积是:
在这里插入图片描述
其分量关系为:
在这里插入图片描述

7.点积

前张量AAA的最后基矢量与后张量BBB的第一基矢量缩并的结果,记为A⋅BA·BAB,是最常见的一种内积。
在这里插入图片描述
两个二阶张量的点积相当于矩阵乘积

8.双点积

对前、后张量中两对近挨着的基矢量缩并的结果称为双点积,共有两种:
并双点积:
在这里插入图片描述
串双点积:
在这里插入图片描述

9.并矢

KKK个独立矢量并写在一起称为并矢量,它们的并积是一个KKK阶张量。
+6在这里插入图片描述
矢量的并积不服从交换律,并矢量中各矢量的顺序不得任意调换。

10.张量乘法运算和结果的阶数

在这里插入图片描述
Σ\SigmaΣ表示为阶数的和

个人思考:

这九种运算属于张量中最基本的运算,需要熟练的掌握,个人感觉最主要的还是运算过后阶数的改变要熟练。

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