散度(divergence)是向量场的一个重要概念,用于描述向量场在某一点的发散程度。对于三维向量场 \( \mathbf{F} = P \mathbf{i} + Q \mathbf{j} + R \mathbf{k} \) ,其散度的计算公式为:
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divF = ∂Fx/∂x + ∂Fy/∂y + ∂Fz/∂z
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其中 \( P \)、\( Q \) 和 \( R \) 分别是向量场 \( \mathbf{F} \) 在 \( x \)、\( y \) 和 \( z \) 方向上的分量,\( ∂/∂x \)、\( ∂/∂y \) 和 \( ∂/∂z \) 分别是对应方向的偏导数。
如果需要计算特定函数 \( F(x, y, z) = P(x, y, z) \mathbf{i} + Q(x, y, z) \mathbf{j} + R(x, y, z) \mathbf{k} \) 的散度,只需将 \( P \)、\( Q \) 和 \( R \) 分别对 \( x \)、\( y \) 和 \( z \) 求偏导数,并将它们相加即可。
在数学软件如 Mathematica 中,可以使用 `Divergence` 函数来计算散度,例如 `Divergence[{x^2, y^2, z^2}, {x, y, z}]` 将返回向量场 \( {x^2, y^2, z^2} \) 的散度。
散度的物理意义在于表示单位体积内流体质量的增加或减少,或者电场中电荷分布的发散程度。在电磁学中,电场的散度等于电荷密度除以介电常数,在静电场中散度处处为零。