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텐서 표기법(Indicial notation)

조브 2025. 1. 26. 20:48

 

 

벡터와 텐서의 표기법인 Indicial notation에 대해서 정리하였습니다.

 

기본 표기법
Vector v(x,y,z)=vi
i:free index
Tensor A=Aij i,j:free index
벡터의 경우 1개의 free index, 2차원 텐서의 경우 2개의 free index로 표기

 

 

Einstein summation convention(아인슈타인의 합규약)
ab=i=13aibi=aibi i:dummy index
중복된 인덱스는 dummy index 로 기호가 생략된 것

 

 

Kronecker Delta(크로네커 델타)
δij={0if ij,1if i=j. δij=[100010001]
i{1,2,3},j{1,2,3}
δij=δji 교환법칙 성립
δii=3 i:dummy index 이므로 합규약에 의해
선형대수에서  Identity matrix I 와 동일한 개념

 

 

Levi-Civita epsilon (레비-치비타 기호)
ϵijk={0ijk 가 그 외 다른값을 가질 때,(21)+1ijk{123,231,312},(3)1ijk{132,321,213}.(3)
ϵijk=ϵikj
ϵijkϵilm=δjlδkmδjmδkl δϵ 의 관계
ϵijkϵpjk=2δip  
ϵijkϵijk=6  

 

 

 

Vector operations
Dot product (내적)
ab=|a||b|cosθ =aibi
Cross product (외적)
a×b=|a||b|sinθ=|ı^ȷ^k^a1a2a3b1b2b3| =ϵijkajbk
Magnitude (크기)
|a|2 =aiai
Scalar triple product (스칼라 삼중곱)
a(b×c)=b(c×a)=c(a×b) =ϵijkaibjck
Vector triple product (벡터 삼중곱) [BAC-CAB:백캡]
a×(b×c)=b(ac)c(ab) =ϵijkajϵklmblcm

 

 

Matrix Operation
Double-dot product
A:B=A11B11+A12B12+A13B13+A21B21+A22B22+A23B23+A31B31+A32B32+A33B33 =AijBij
Norm
|A|=A:A =AijAij
Trace  
tr(A) =Aii

 

 

 

Gradient Operation
scalar
f=[fx1fx2fx3] =f,i
vector
v=[v1x1v1x2v1x3v2x1v2x2v2x3v3x1v3x2v3x3] =vi,j
divergence
v=v1x1+v2x2+v3x3 =vi,i
curl
×v=[v3x2v2x3v1x3v3x1v2x1v1x2] =ϵijkvk,j
Laplacian
2f=2v1x12+2v2x22+2v3x32 =f,ii

[1] https://physastro-msci.tripod.com/webonmediacontents/indicial.pdf

[2] https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Levi-Civita_Symbol_cen.svg