Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Tensoren begrijpen

Hoog tijd om die tensoren nu eindelijk eens onder de knie te krijgen. (Waarom wachten tot de jaarwisseling? ;) )
 
Dit lijkt mij een mooie inleiding:
 
https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/Numbers/Math/documents/Tensors_TM2002211716.pdf
 
Ik ben van plan in dit topic alle vragen te stellen die bij het lezen van bovenstaande tekst bij mij opkomen.
 
Mensen die ook van plan zijn de horde van de tensorrekening te nemen worden uitgenodigd ook bovenstaande tekst te lezen, en hier ook hun vragen te stellen.
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

We will now merely state that if we form the inner product of a vector and a tensor of rank 2, a dyad, the result will be another vector with both a new magnitude and a new direction. (We will consider triads and higher order objects later.)
 
Daar heb ik mijn eerste vraag. Het inproduct is vooralsnog alleen gedefinieerd voor vectoren. Kennelijk kan het worden uitgebreid, maar wat hier een logische uitbreiding is blijft onduidelijk.
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

Dyad: Tensor of rank 2.  (magnitude and two directions – 32  = 9 components)
 
Vreemd! Met zes componenten kan je al twee vectoren beschrijven, dus zeker één grootte en twee richtingen.
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

Joseph C. Kolecki heeft nog een uitgebreider inleiding tot de tensoren geschreven waarin de zaken duidelijker worden uitgelegd:
 
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20050175884.pdf
 
Daar stap ik dan ook op over. :)
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

Electrical current density is also a vector. It is usually designated by the letter j and has units of amperes per square meter. Current density is a measure of how much charge passes through a unit area perpendicular to the current flow in a unit time. The direction assigned to j is somewhat peculiar in that physicists and engineers use opposite conventions. For the engineer, j points in the direction that conventional current would flow. Conventional current is the flow of positive charge, and the use of this convention goes back to the times and practices of investigators such as Benjamin Franklin. It is now known that electrical current is a flow of electrons and that electrons (by convention) carry a negative charge. (The positive charge carriers barely move if at all.) Physicists have adopted the convention that j point in the direction of electron current, not conventional current. Hence, the student should be aware of this difference.
 
Daar heb ik nooit iets van gemerkt. Gebruiken fysici echt die afwijkende richting?
Gebruikersavatar
anusthesist
Artikelen: 0
Berichten: 6.058
Lid geworden op: za 05 jul 2008, 19:35

Re: Tensoren begrijpen

Susskind heeft hier een geweldige lecture over gegeven, ik ga vanavond even voor je op zoek.
That which can be asserted without evidence can be dismissed without evidence.
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

anusthesist schreef: Susskind heeft hier een geweldige lecture over gegeven, ik ga vanavond even voor je op zoek.
 
OK - hoe meer mensen aan dit topic mee doen, hoe leuker - en leerzamer - het wordt. :)
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

Professor Puntje schreef: Daar heb ik mijn eerste vraag. Het inproduct is vooralsnog alleen gedefinieerd voor vectoren. Kennelijk kan het worden uitgebreid, maar wat hier een logische uitbreiding is blijft onduidelijk.
 
 
Professor Puntje schreef: Vreemd! Met zes componenten kan je al twee vectoren beschrijven, dus zeker één grootte en twee richtingen.
 
In Foundations of Tensor Analysis for Students of Physics and Engineering With an Introduction to the Theory of Relativity legt Joseph C. Kolecki uit hoe het zit. Stel dat we een gegeneraliseerde vorm van de vectorvermenigvuldiging zoeken. We proberen:
 
(ai + bj + ck)(αi + βj + γk) = aα.ii + aβ.ij + aγ .ik + bα.ji + bβ.jj + bγ .jk + cα.ki + cβ.kj + cγ .kk .
 
Deze vorm generaliseert zowel het inwendig als het uitwendig product zoals men nagaat door ii, ij, etc. als inwendig respectievelijk uitwendig product uit te rekenen.
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

Ik loop vast op het begrip van wat een <b>dyade</b> precies is. Het gaat mij in eerste instantie niet om wat een dyade <i>doet</i>, maar om wat voor ding het <i>is</i>. Zodra ik begrijp wat voor ding het is, kan ik ook volgen wat die doet en waarom. Maar omgekeerd werkt dat bij mij niet. Ik werk kennelijk vanuit een nogal onpraktische platonische wiskundeopvatting.
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

Inmiddels heb ik via internet tal van teksten doorzocht op een deugdelijke definitie van een dyade maar deze niet gevonden. De definities zeggen steeds wat een dyade doet, niet wat een dyade is. Ik vrees dat ik zelf een bevredigende definitie in elkaar moet zetten voor ik verder kan. Hoewel? De laatste twee bladzijden van onderstaande tekst geven mogelijk het antwoord op twee vragen (welke video's van Susskind zijn relevant en wat is een deugdelijke definitie van dyaden):

http://www.math.uconn.edu/~kconrad/blurbs/linmultialg/tensorprod.pdf
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

Het gaat om deze video's:
 

 

 
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

We'll end this discussion of tensors in physics with a story. I was the math consultant for the 4th edition of the American Heritage Dictionary of the English Language (2000). The editors sent me all the words in the 3rd edition with mathematical definitions, and I had to correct any errors. Early on I came across a word I had never heard of before: dyad. It was defined in the 3rd edition as "an operator represented as a pair of vectors juxtaposed without multiplication." That's a ridiculous definition, as it conveys no meaning at all. I obviously had to fix this definition, but first I had to know what the word meant! In a physics book27 a dyad is defined as "a pair of vectors, written in a definite order ab." This is just as useless, but the physics book also does something with dyads, which gives a clue about what they really are. The product of a dyad ab with a vector c is a(bc), where b • c is the usual dot product (a, b, and c are all vectors in Rn). This reveals what a dyad is. Do you see it? Dotting with b is an element of the dual space ( Rn)V, so the effect of ab on c  is reminiscient of the way
\( V \otimes V^V\)
acts on V by
\( (v \otimes \varphi)(w) = \varphi(w)v \)
. A dyad is the same thing as an elementary tensor
\( v \otimes \varphi \)
in
\( \mathbf{R}^n \otimes (\mathbf{R}^n)^V \)
. In the 4th edition of the dictionary, I included two definitions for a dyad. For the general reader, a dyad is "a function that draws a correspondence28 from any vector u to the vector (vu)w and is denoted vw, where v and w are a fixed pair of vectors and vu is the scalar product of v and u. For example, if v = (2, 3, 1), w = (0, -1, 4), and u = (a,b,c), then the dyad vw draws a correspondence from u to (2 a + 3 b + c )w ." The more concise second definition was: a dyad is "a tensor formed from a vector in a vector space and a linear functional on that vector space." Unfortunately, the definition of "tensor" in the dictionary is "A set of quantities that obey certain transformation laws relating the bases in one generalized coordinate system to those of another and involving partial derivative sums. Vectors are simple tensors." That is really the definition of a tensor field, and that sense of the word tensor is incompatible with my concise definition of a dyad in terms of tensors.

  More general than a dyad is a dyadic, which is a sum of dyads: ab + cd + .... So a dyadic is a general tensor in
\( \mathbf{R}^n \otimes_{\mathbf{R}} (\mathbf{R}^n)^V \cong \mbox{Hom}_{\mathbf{R}} ( \mathbf{R}^n , \mathbf{R}^n) \)
. In other words, a dyadic is an n × n real matrix. The terminology of dyads and dyadics goes back to Gibbs [4, Chap. 3], who championed the development of linear and multilinear algebra, including his indeterminate product (that is, the tensor product), under the name "multiple algebra."

 
27  H. Goldstein, Classical Mechanics , 2nd ed., p. 194
28  Yes, this terminology sucks. Blame the unknown editor at the dictionary for that one.[/size]
Bron: de boven gegeven link.
 
Kan daar een definitie uit gehaald worden? Let wel: in termen van tensoren heeft geen zin, want de dyaden moeten juist als opstapje naar de tensoren dienen.
Gebruikersavatar
mathfreak
Pluimdrager
Artikelen: 0
Berichten: 3.505
Lid geworden op: zo 28 dec 2008, 16:22

Re: Tensoren begrijpen

Van Wikipedia: "Een <b>dyade</b> of <b>dyadisch product</b> van twee vectoren uit dezelfde vectorruimte is het tensorproduct dat ontstaat als matrixproduct van de eerste vector opgevat als kolomvector en de tweede vector opgevat als rijvector."
"Mathematics is a gigantic intellectual construction, very difficult, if not impossible, to view in its entirety." Armand Borel
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

In het boek Rational Kinematics van Jorge Angeles staat een definitie die mij precies en logisch correct lijkt:
 
def
def 1632 keer bekeken
 
Nu nog zoeken in welke literatuur de zaken langs die weg worden uitgewerkt...
Gebruikersavatar
Professor Puntje
Artikelen: 0
Berichten: 7.774
Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02

Re: Tensoren begrijpen

mathfreak schreef: Van Wikipedia: "Een <b>dyade</b> of <b>dyadisch product</b> van twee vectoren uit dezelfde vectorruimte is het tensorproduct dat ontstaat als matrixproduct van de eerste vector opgevat als kolomvector en de tweede vector opgevat als rijvector."
 
Tensoren komen later. Als ik tensoren al onder de knie had, was dit topic niet nodig geweest. Ik volg de stapsgewijze opbouw in dit artikel:
 
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20050175884.pdf
 
Het is dus eerst zaak dyaden te begrijpen.

Terug naar “Wiskunde”