哈密顿算符在球坐标中的表示

哈密顿算符不同形式下的表达式

胡连钦(08180218) 范世炜(08180218) 摘要：由直角坐标系中的哈密顿算符向不同坐标系转换，将得到不同形式（极坐标、柱坐标、球坐标和矩阵）的哈密顿表达式。本文采用直接微分运算的方法，详细的介绍了哈密顿算符表达式的数学推导过程，降低了初学时的难度。另外本文还通过计算，直接给出了动量分量的算符表述，并且针对不同情况补充相应的例题或是加上哈密顿算符的具体应用。

关键词：哈密顿算符 微分运算 推导过程 动量分量 算符表述 应用

1.引言

在经典力学中，我们定义哈密顿算符为总能量算符：

T V p 2/2m V H

r )出发，位置算符是空间矢量自身： r如果我们从波函数 (r

z x ，y y ， z它的分量是 x

i 动量算符表示为 p

它的分量是 p x i

x

，p ，p z i y i

y z

对应的哈密顿算符可以通过标准的替换规则p i 得到

2 V H

2m

2

在教科书中，给出了哈密顿算符的柱坐标及球坐标的表达式，但因数学推导过程难度过大，一般教科书中都是略去的。接下来，我们给出了

哈密顿算符不同形式下的表达式

胡连钦(08180218) 范世炜(08180218) 摘要：由直角坐标系中的哈密顿算符向不同坐标系转换，将得到不同形式（极坐标、柱坐标、球坐标和矩阵）的哈密顿表达式。本文采用直接微分运算的方法，详细的介绍了哈密顿算符表达式的数学推导过程，降低了初学时的难度。另外本文还通过计算，直接给出了动量分量的算符表述，并且针对不同情况补充相应的例题或是加上哈密顿算符的具体应用。

关键词：哈密顿算符 微分运算 推导过程 动量分量 算符表述 应用

1.引言

在经典力学中，我们定义哈密顿算符为总能量算符：

??T??V??p?2/2m?V H?)出发，位置算符是空间矢量自身： r??r 如果我们从波函数???(r??x ，y??y ， z它的分量是 x??z ???i?? 动量算符表示为 p?x??i? 它的分量是 p??? ，p?z??i? ?y??i? ，p?x?z?y对应的哈密顿算符可以通过标准的替换规则p??i??得到

?22?H????V

哈密顿算符不同形式下的表达式

胡连钦(08180218) 范世炜(08180218) 摘要：由直角坐标系中的哈密顿算符向不同坐标系转换，将得到不同形式（极坐标、柱坐标、球坐标和矩阵）的哈密顿表达式。本文采用直接微分运算的方法，详细的介绍了哈密顿算符表达式的数学推导过程，降低了初学时的难度。另外本文还通过计算，直接给出了动量分量的算符表述，并且针对不同情况补充相应的例题或是加上哈密顿算符的具体应用。

关键词：哈密顿算符 微分运算 推导过程 动量分量 算符表述 应用

1.引言

在经典力学中，我们定义哈密顿算符为总能量算符：

T V p 2/2m V H

r )出发，位置算符是空间矢量自身： r如果我们从波函数 (r

z x ，y y ， z它的分量是 x

i 动量算符表示为 p

它的分量是 p x i

x

，p ，p z i y i

y z

对应的哈密顿算符可以通过标准的替换规则p i 得到

2 V H

2m

2

在教科书中，给出了哈密顿算符的柱坐标及球坐标的表达式，但因数学推导过程难度过大，一般教科书中都是略去的。接下来，我们给出了

欧拉通路、欧拉回路、欧拉图、半欧拉图的定义

定义15.1 通过图（无向图或有向图）中所有边一次且仅一次行遍图中所有顶点的通路称为欧拉通路, 通过图中所有边一次并且仅一次行遍所有顶点的回路称为欧拉回路. 具有欧拉回路的图称为欧拉图, 具有欧拉通路而无欧拉回路的图称为半欧拉图.

从定义不难看出, 欧拉通路是图中经过所有边的简单的生成通路（经过所有顶点的通路称为生成通路）, 类似地, 欧拉回路是经过所有边的简单的生成回路.

在这里做个规定, 即平凡图是欧拉图.

图15.1

在图15.1所示各图中, e1e2e3e4e5为（1）中的欧拉回路, 所以（1）图为欧拉图. e1e2e3e4e5为（2）中的一条欧拉通路, 但图中不存在欧拉回路（为什么？）, 所以（2）为半欧拉图. （3）中既没有欧拉回路, 也没有欧拉通路（为什么？），所以（3）不是欧拉图, 也不是半欧拉图. e1e2e3e4为（4）图中的欧拉回路, 所以（4）图为欧拉图. （5）,（6）图中都既没有欧拉回路, 也没有欧拉通路（为什么？）

判别定理

定理15.1 无向图G是欧拉图当且仅当G是连通图, 且G中没有奇度顶点.

证 若G是平凡图, 结论显然成立. 下面

欧拉通路、欧拉回路、欧拉图、半欧拉图的定义

定义15.1 通过图（无向图或有向图）中所有边一次且仅一次行遍图中所有顶点的通路称为欧拉通路, 通过图中所有边一次并且仅一次行遍所有顶点的回路称为欧拉回路. 具有欧拉回路的图称为欧拉图, 具有欧拉通路而无欧拉回路的图称为半欧拉图.

从定义不难看出, 欧拉通路是图中经过所有边的简单的生成通路（经过所有顶点的通路称为生成通路）, 类似地, 欧拉回路是经过所有边的简单的生成回路.

在这里做个规定, 即平凡图是欧拉图.

图15.1

在图15.1所示各图中, e1e2e3e4e5为（1）中的欧拉回路, 所以（1）图为欧拉图. e1e2e3e4e5为（2）中的一条欧拉通路, 但图中不存在欧拉回路（为什么？）, 所以（2）为半欧拉图. （3）中既没有欧拉回路, 也没有欧拉通路（为什么？），所以（3）不是欧拉图, 也不是半欧拉图. e1e2e3e4为（4）图中的欧拉回路, 所以（4）图为欧拉图. （5）,（6）图中都既没有欧拉回路, 也没有欧拉通路（为什么？）

判别定理

定理15.1 无向图G是欧拉图当且仅当G是连通图, 且G中没有奇度顶点.

证 若G是平凡图, 结论显然成立. 下面

由哈密顿原理推导拉格朗日方程

一、问题重述

已知哈密顿原理δ 求证拉格朗日方程

d

t2

Ldtt1?L

α

=0

?L

α

??q=0

dt?q二、问题分析及证明

已知L是q,q??,t 的函数，由哈密顿原理可知，并记住δt=0,即为

t2?Ls α=1 ti?qα

δqa+

?L?qα

δqα dt=0……(1)

?????????? ??????

其中

s??=1

??????

???????? ??

???? ??= s??=1

??

???? ??=

????=1

??

???????? ??

?????? ? s??=1

??

???????? ??

s

(

????

)??????……(2)

（2）代入（1）式得：

???????????????? ??????+ ?????? ? ()?????? ????=0

??q???????? ???????? ??????????

??=1

??=1

??=1

??2

= sα=1

?L?qα

s δqα|t2 t1+ α=1ti

t2?L?qα

?

d

dt?qα

(

?L

) δqαdt=0……(3)

2

因两端点相同，故??????|????1=0 （?=1,2，….s）

故(3)中的第一项为零，而（3）式简化为

t2ti

s

α=1

?Ld?

第二章 平面向量 2.4.3 向量平行的坐标表示

复习回顾回答下列问题向量共线定理

b λa向量的坐标表示？

b a

向量的坐标运算？

当向量用坐标表示时，向量的和、 差向量数乘都可以用相应的坐标来表示。

两个共线的向量能否用坐标来表示 呢？两平行向量的坐标之间有什么关系？

1 向量坐标表示：2 加、减法坐标运算法则：a + b=( x2 , y2) + (x1 , y1)= (x2+x1 , y2+y1) a - b=( x2 , y2) - (x1 , y1)= (x2- x1 , y2-y1) ( x1 , y1 ) λa =λ(x i+y j )=λx i+λy j =

3一个向量坐标重要性质：若A(x1 , y1) , B(x2 , y2)则 AB =(x2 - x1 , y2 – y1 )

有向线段 P1 P2 的定比分点坐标公式与定比分值公式。

注意：x x 2 x 1 1 y y1 y 2 1

= x x1 或 = y y1x2 x

y2 y

( 1)

在 运 用 公 式 时 ， 要 注分 清 起 点 坐 标 、 终 点标 和 分 点 意 坐 坐

一、坐标正算与坐标反算 1、坐标正算 已知点的坐标、

边的方位角、

两点间的水平距离，计算待

定点的坐标，称为坐标正算。 如图6-6 所示，点的坐标可由下式计算：

式中

、

为两导线点坐标之差，称为坐标增量，即：

=1000、

=1000、方位角

【例题6-1】已知点A坐标，=35°17＇36.5\，

2、坐标反算 已知

两点的坐标，计算

两点水平距离

=200.416，计算点的坐标？ 35o17＇36.5\ 35o17＇36.5\

两点的水平距离与坐标方位角，

称为坐标反算。如图6-6 可知，由下式计算水平距离与坐标方位角。

（6-3）

（6-4）

式中反正切函数的值域是-90°～+90°，而坐标方位角为0°～360°，因此坐标方位角的值，可根据正切角值换算为坐标方位角。

、

的正负号所在象限，将反

【例题6-2】=3712227.860、

、水平距离

=3712232.528、=523620.436、

=523611.598，计算坐标方位角计算坐标方位角。

=62°0

算符优先文法分析

1.问题描述

基于算符优先分析法的语法分析程序 要求：

（1）输入已知文法，生成文法矩阵，判断该文法是否是算符优先文法。

（2）用程序自动生成该文法的算符优先关系矩阵。 （3）对人工输入的句型或句子，分析该句型或句子是否合法，能否用已知文法推出。

（4）具有通用性。所开发的程序可适用于不同的文法和任意输入串，且能判断该文法是否为算符优先文法。

（5）有运行实例。对于输入的文法和符号串，所编制的语法分析程序应能正确判断此串是否为文法的句子，并要求输出分析过程。

2.算符优先分析法 2.1算符优先文法

定义：设有不含空串的一文法G，如果G中没有形如G>??BC??的产生式，其中B和C为非终结符，且对任意两个终结符a，b之间之多只有<，>，=，三种关系的一种成立，则称G是一个算符优先文法。

非终结符的FIRSTVT集合和LASTVT集合 FIRSTVT（B）={b|B→b?或B→Cb?} LASTVT（B）={b|B→?a或B→?aC}

2.2算符优先矩阵

算符优先关系矩阵，判断输入是否满足已知文法的依据。根据非终结符的FIRSTVT集合和LASTVT集合产生。

1.“=”关系

若A→?ab?或A→?aBb?，则a=b；

2.“?

设计一个算符优先分析器,理解优先分析方法的原理。重点和难点：本实验的重点是理解优先分析方法的原理;难点是如何构造算符优先关系。

数学与计算机学院编译原理实验报告

年级 09软工学号姓名 成绩 专业软件工程实验地点主楼指导教师湛燕

实验项目算符优先关系算法实验日期2012.6.6

一、实验目的和要求

设计一个算符优先分析器，理解优先分析方法的原理。

重点和难点：本实验的重点是理解优先分析方法的原理；难点是如何构造算符优先关系。

二、实验内容

使用算符优先分析算法分析下面的文法：

E’ → #E#

E → E+T | T

T → T*F | F

F → P^F | P

P → (E) | i

其中i可以看作是一个终结符，无需作词法分析。具体要求如下：

1、如果输入符号串为正确句子，显示分析步骤，包括分析栈中的内容、优先关系、输入符号串的变化情况；

2、如果输入符号串不是正确句子，则指示出错位置。

三、程序设计

全局变量有一下几个：

static string input;//记录输入串

char s[20];//栈

int top=-1;//栈顶指针

有三个函数：

int analyze(string input);//分析输入的串是否符合标准

void process();//进行归约的函