2012年第05期
吉林省教育学院学报
No.05,2012
第28卷JOURNAL OF EDUCATIONAL INSTITUTE OF JILIN PROVINCE
Vol .28(总293期)
Total No .293
收稿日期:2012—03—05
作者简介:张明洪(1966—),男,湖北枝江人,三峡旅游职业技术学院,讲师,研究方向:计算机教育、休闲服务与管理的教学与研究。
浅论如何使用MATLAB 作张量运算
张明洪
(三峡旅游职业技术学院,湖北宜昌443100)
摘要:本文介绍并分析了如何使用MATLAB 作张量的创建以及缩并、乘积、求导等运算的方法和步骤。关键词:MATLAB ;张量;张量创建;张量运算中图分类号:O183
文献标识码:A
文章编号:1671—1580(2012)05—0054—02
一、引言
张量作为物理或几何的具体对象,充分反映了
这些现象的物理和几何属性,是这些现象的一种数学抽象,在分析力学、固体力学、流体力学、几何学、电磁场理论和相对论等方面有着广泛的应用。张量(tensor )是几何与代数中的基本概念之一,从代数角度讲,张量是数量、向量、矩阵的自然推广,在为n
空间中的N 阶张量有n N
个分量,下面是n =2时的张量示意图:
T
(T 1,T 2)
标量(阶N =0)
矢量(阶N =1)
T 11T 12T 21
T (
)
22
矩阵(阶N =2)张量(阶N =3)
可见,零阶张量可用一个数表示,一阶张量可用一行数组表示,二阶张量可用矩阵表格表示,三阶张量可用“立体矩阵”表示,更高阶的张量不能用图形表示,正因为如此,关于张量的推演计算有时会很复杂繁琐。利用MATLAB 可以使复杂繁琐的推演计算变得简单方便。由于难以见到相关的文献,在此作简要的介绍,以方便读者学习。二、张量运算函数命令
MATLAB 是通过调用MAPLE 的张量包(ten-sor )进行运算的,格式为:>>maple (‘函数名’),或者借用procread 指令把整段MAPLE 程序送往MAPLE 计算。本文采用第一种方法。在进行张量
运算之前,先要调用MAPLE 张量包,命令为>>maple ('with (tensor )')。
张量包中的符号运算函数如下:Christoffel1:第
一类Christoffel 符号,
Christoffel2:第二类Christoffel 符号,
Einstein :Einstein 张量,Jacobian :坐标变换的雅可比矩阵,
matlab求导Killing_eqns :Killing ’s 方程,Levi_Civi-ta :伪张量,Lie_diff :对矢量的Lie 导数,Ricci :Ricci 张量,
Ricciscalar :Ricci 标量,Riemann :Riemann 张量,
RiemannF :Riemann 曲率张量,Weyl :Weyl 张量,Act :对张量元素进行操作,Antisymmetrize :反称张
量,
change _basis :基变换,commutator :矢量转换,compar :张量比较,conj :复共轭,connexF :系数连接,contract :缩并,convertNP :黎曼张量换成Menwmann -Penrose 形式,cov_diff :协变微分,create :创建张量对象,
d1metric :第一偏导数,d2metric :第二偏导数,directional_diff :方向导数,displayGR :列出广义相对论的一个对象,
display_allGR :列出广义相对论的所有对象,
dual :对张量指标进行双重操作,entermet-ric :输入张量元素,exterior _diff :外微分,exterior _
prod :外乘,frame :标架,geodesic_eqns :测地线的Eu-lar -Lagrange 方程,get_char :得到张量的指标,get_compts :得到张量的元素,get_rank :求张量的秩,init :初始化,
invars :黎曼曲率张量不变量,invert :张量(2阶)的逆,
lin _com :张量线性合并,lower :降指标,Npcurve :曲率张量,Debever 形式的,npspin :
Mewmann -Penrose 旋量,partial _diff :张量的偏导数,
permute_indices :指标排列,petrov :4次多项式分·
45·
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