ベクトル・テンソルの、直交基底・総和規約による表記

こんてんつ

ベクトル及びテンソル(1階のテンソル及び2階のテンソル)について、次の様々な表記方法について整理する。

  • 数ベクトル、行列による表記
  • 直交基底による表記
  • 総和規約に基づく指標表記

ベクトル(1階のテンソル

数ベクトルによる表記

\displaystyle
\boldsymbol{u}
 =
\begin{Bmatrix}
 u_1 \\
 u_2 \\
 u_3
\end{Bmatrix}

直交基底による表記

\displaystyle
\boldsymbol{u} = u_1 \boldsymbol{e}_1 +  u_2 \boldsymbol{e}_2 +  u_3 \boldsymbol{e}_3

総和規約に基づく指標表記

\displaystyle
\boldsymbol{u} \rightarrow u_i

テンソル(2階のテンソル

行列による表記

\displaystyle
\boldsymbol{A}
 =
\begin{Bmatrix}
 A_{11} & A_{12} & A_{13}\\
 A_{21} & A_{22} & A_{23} \\
 A_{31} & A_{32} & A_{33}
\end{Bmatrix}

直交基底による表記

\displaystyle
\begin{eqnarray}
\boldsymbol{A} =  && A_{11} ( \boldsymbol{e}_1 \otimes \boldsymbol{e}_1) +
A_{12} ( \boldsymbol{e}_1 \otimes \boldsymbol{e}_2) +
A_{13} ( \boldsymbol{e}_1 \otimes \boldsymbol{e}_3) + \\
&& \; A_{21} ( \boldsymbol{e}_2 \otimes \boldsymbol{e}_1) +
A_{22} ( \boldsymbol{e}_2 \otimes \boldsymbol{e}_2) +
A_{23} ( \boldsymbol{e}_2 \otimes \boldsymbol{e}_3) + \\
&& \; \; A_{31} ( \boldsymbol{e}_3 \otimes \boldsymbol{e}_1) +
A_{32} ( \boldsymbol{e}_3 \otimes \boldsymbol{e}_2) +
A_{33} ( \boldsymbol{e}_3 \otimes \boldsymbol{e}_3) 
\end{eqnarray}

直交基底と総和規約を組み合わせた表記

\displaystyle
\boldsymbol{A} = A_{ij} ( \boldsymbol{e}_i \otimes \boldsymbol{e}_j)

総和規約に基づく指標表記

\displaystyle
\boldsymbol{A} \rightarrow A_{ij}

補足

総和規約に基づく指標表記のことを、

  • 自由指標による表記
  • ダミー指標による表記

と言うことがある。それぞれ、総和規約という二つの具体的なルールを指している。

参考

内積テンソル積については、次を参考。 contents-open.hatenablog.com