Естественные науки

Здравствуйте. Объясните понятным для меня языком, зачем нужны тензоры.

Сегодня я первокурсник. Мне нравится математический анализ. Алгебра и геометрия нравятся меньше. Физика нравится еще меньше.
Я готов сделать экскурс в нелюбимые дисциплины, но было бы здорово, если бы вы мотивировали меня моей любимой дисциплиной.

Я не понимаю, как можно красиво вычислять и записывать полные дифференциалы высших порядков (>2) функции нескольких переменных, лучше скалярного поля, чтоб можно было менять системы координыт. Это должны быть однородные одночлены от декартовых или косоугольных координат приращения? Они как-нибудь симметричны?
А в ряд Тейлора можно красиво и лапидарно разложить хорошее скалярное поле в E^n через тензоры?
В этом есть физическая потребность, например, описать напряжения, возникающие в анизотропной среде. Мне с моей "колокольни" только такое практическое применение видится, но предположу, что это и какие-нибудь экономисты юзают.
Бузурман Айдарбек Уулу
Бузурман Айдарбек Уулу
89 359
Лучший ответ
Егор Рябченко Вы пока один сделали попытку объяснить мне, зачем они нужны, спасибо. Вот бы еще кто со стороны "чистого" мат. анализа без физики для младших курсов к ним подошел, я бы ему отдал ЛО, извините.
Я хочу со стороны математического анализа к ним подойти.
Алла Нефедова Гаврилов. Тензорное исчисление для чайников
https://b-ok.cc/book/2977187/50bb35
Магия тензорной алгебры
https://habr.com/en/post/261421/
Алла Нефедова Можно. Но я тензорами не занимался, имею о них так, общее понятие. Например, у Схоутена со стр. 408 об этом написано.
https://fileskachat.com/getfile/27269_5d1a82734649110ad59797b4a8062687
Тензоры так же образованы матрицами, как книга страницами. Тензоры высших порядков уже можно сравнить с книжными полками стеллажей или в шкафах библиотеки.

Нужны они для краткой записи в уравнениях.
Willy Hamburg
Willy Hamburg
33 697
Тензоры решают две основные задачи:

1.
Сокращают систему уравнений до одного короткого уравнения.
Представьте себе, что в Общей Теории Относительности систему из 16 длинных уравнений заменили на одно короткое уравнение. И это не просто красивая запись. С этой записью можно работать, зная правила работы с индексами. Вы на одной странице сможете уместить запись нескольких преобразований уравнений. Без тензоров эти же самые преобразования могут занять 20 страниц.

2.
Тензорные поля (зависимость компонент тензора от координат (в том числе и от обобщенных координат)) отличаются от простого упорядоченного набора чисел (многомерного массива) тем, что их компоненты при линейных преобразованиях координат преобразуются не просто как набор независимых скалярных полей, а по определенным правилам. Эти правила связаны некоторым образом с правилами преобразования координат. Например, если массив чисел 2х1 является еще и вектором (а векторы являются тензорами), то, при повороте системы координат, будут не только линейно преобразовываться координаты x и y в зависимости компонент вектора от координат x и y через матрицу поворота, но еще дополнительно будут линейно и сами компоненты вектора через обратную матрицу поворота.
Егор Рябченко 2 вообще не по теме вопргса, извините.
1- геометрия/физика, которую первокур пощупать не в состоянии. Там тензоры неприятные, у них большая валентность и потому нет синонимов в алгебре. Тензор напряжений лучше.

Похожие вопросы