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LinMath | S 数学符号表

2024-02-23 · 55 min read
Maths

本文转载自 OI Wiki

本文规定了本站中数学符号的推荐写法,并给出了一些应用范例。

数理逻辑

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n1.1 p∧qp \land q pp 和 qq 的合取 pp 与 qq.
n1.2 p∨qp \lor q pp 和 qq 的析取 pp 或 qq;
此处的 "或" 是包含的,即若 pp,qq 中有一个为真陈述,则 p∨qp \lor q 为真。
n1.3 ¬p\lnot p pp 的否定 非 pp.
n1.4 p  ⟹  qp \implies q pp 蕴含 qq;
若 pp 为真,则 qq 为真
q  ⟸  pq \impliedby p 和 p  ⟹  qp \implies q 同义。
n1.5 p  ⟺  qp \iff q pp 等价于 qq (p  ⟹  q)∧(q  ⟹  p)(p \implies q) \land (q \implies p) 和 p  ⟺  qp \iff q 同义。
n1.6 (∀ x∈A)  p(x)(\forall~x \in A)~~p(x) 对 AA 中所有的 xx, 命题 p(x)p(x) 均为真 如果从上下文中可以得知考虑的是哪个集合 AA, 可以使用记号 (∀ x)  p(x)(\forall~x)~~p(x).
∀\forall 称为全称量词。
x∈Ax \in A 的含义见 n2.1.
n1.7 (∃ x∈A)  p(x)(\exists~x \in A)~~p(x) 存在一个属于 AA 的 xx 使得 p(x)p(x) 为真 如果从上下文中可以得知考虑的是哪个集合 AA, 可以使用记号 (∃ x)  p(x)(\exists~x)~~p(x).
∃\exists 称为存在量词。
x∈Ax \in A 的含义见 n2.1.
(∃! x)  p(x)(\exists!~x)~~p(x)(唯一量词)用来表示恰有一个 xx 使得 p(x)p(x) 为真。
∃!\exists! 也可以写作 ∃1\exists^1.

集合论

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n2.1 x∈Ax \in A xx 属于 AA,xx 是集合 AA 中的元素 A∋xA \ni x 和 x∈Ax \in A 同义。
n2.2 y∉Ay \notin A yy 不属于 AA,yy 不是集合 AA 中的元素
n2.3 {x1,x2,…,xn}\{x_1, x_2, \dots, x_n\} 含元素 x1,x2,…,xnx_1, x_2, \dots, x_n 的集合 也可写作 {xi ∣ i∈I}\{x_i ~\vert~ i \in I\}, 其中 II 表示指标集。
n2.4 {x∈A ∣ p(x)}\{x \in A ~\vert~ p(x)\} AA 中使命题 p(x)p(x) 为真的所有元素组成的集合 例如 {x∈R ∣ x≥5}\{x \in \textbf{R} ~\vert~ x \geq 5\};
如果从上下文中可以得知考虑的是哪个集合 AA,可以使用符号 {x ∣ p(x)}\{x ~\vert~ p(x)\}(如在只考虑实数集时可使用 {x ∣ x≥5}\{x ~\vert~ x \geq 5\})
∣\vert 也可以使用冒号替代,如 {x∈A:p(x)}\{x \in A : p(x)\}.
n2.5 card⁡A\operatorname{card} A;
∣A∣\vert A\vert
AA 中的元素个数,AA 的基数
n2.6 ∅\varnothing 空集 不应使用 ∅\emptyset.
n2.7 B⊆AB \subseteq A BB 包含于 AA 中,BB 是 AA 的子集 BB 的每个元素都属于 AA.
⊂\subset 也可用于该含义,但请参阅 n2.8 的说明。
A⊇BA \supseteq B 和 B⊆AB \subseteq A 同义。
n2.8 B⊂AB \subset A BB 真包含于 AA 中,BB 是 AA 的真子集 BB 的每个元素都属于 AA, 且 AA 中至少有一个元素不属于 BB.
若 ⊂\subset 的含义取 n2.7, 则 n2.8 对应的符号应使用 ⊊\subsetneq.
A⊃BA \supset B 与 B⊂AB \subset A 同义。
n2.9 A∪BA \cup B AA 和 BB 的并集 A∪B:={x ∣ x∈A∨x∈B}A \cup B := \{x ~\vert~ x \in A \lor x \in B\};
:=:= 的定义参见 n4.3
n2.10 A∩BA \cap B AA 和 BB 的交集 A∩B:={x ∣ x∈A∧x∈B}A \cap B := \{x ~\vert~ x \in A \land x \in B\};
:=:= 的定义参见 n4.3
n2.11 ⋃i=1nAi\displaystyle \bigcup\limits_{i=1}^n A_i 集合 A1,A2,…,AnA_1, A_2, \dots, A_n 的并集 ⋃i=1nAi=A1∪A2∪⋯∪An\displaystyle \bigcup\limits_{i=1}^n A_i=A_1\cup A_2\cup \dots \cup A_n;
也可使用 ⋃i=1n\displaystyle \bigcup\nolimits_{i=1}^n,⋃i∈I\displaystyle \bigcup\limits_{i\in I},⋃i∈I\displaystyle \bigcup\nolimits_{i\in I}, 其中 II 表示指标集
n2.12 ⋂i=1nAi\displaystyle \bigcap\limits_{i=1}^n A_i 集合 A1,A2,…,AnA_1, A_2, \dots, A_n 的交集 ⋂i=1nAi=A1∩A2∩⋯∩An\displaystyle \bigcap\limits_{i=1}^n A_i=A_1\cap A_2\cap \dots \cap A_n;
也可使用 ⋂i=1n\displaystyle \bigcap\nolimits_{i=1}^n,⋂i∈I\displaystyle \bigcap\limits_{i\in I},⋂i∈I\displaystyle \bigcap\nolimits_{i\in I}, 其中 II 表示指标集
n2.13 A∖BA \setminus B AA 和 BB 的差集 A∖B={x ∣ x∈A∧x∉B}A \setminus B = \{x ~\vert~ x \in A \land x \notin B\};
不应使用 A−BA - B;
当 BB 是 AA 的子集时也可使用 ∁AB\complement_A B, 如果从上下文中可以得知考虑的是哪个集合 AA,则 AA 可以省略。
不引起歧义的情况下也可使用 B‾\overline{B} 表示集合 BB 的补集。
n2.14 (a,b)(a, b) 有序数对 aa,bb;
有序偶 aa,bb
(a,b)=(c,d)(a, b) = (c, d) 当且仅当 a=ca = c 且 b=db = d.
n2.15 (a1,a2,…,an)(a_1, a_2, \dots, a_n) 有序 nn 元组 参见 n2.14.
n2.16 A×BA \times B 集合 AA 和 BB 的笛卡尔积 A×B={(x,y) ∣ x∈A∧y∈B}A \times B = \{(x, y) ~\vert~ x \in A \land y \in B\}.
n2.17 ∏i=1nAi\displaystyle \prod\limits_{i=1}^{n} A_i 集合 A1,A2,…,AnA_1, A_2, \dots, A_n 的笛卡尔积 ∏i=1nAi={(x1,x2,…,xn) ∣ x1∈A1,x2∈A2,…,xn∈An}\displaystyle \prod\limits_{i=1}^{n} A_i=\{(x_1, x_2, \dots, x_n) ~\vert~ x_1 \in A_1, x_2 \in A_2, \dots, x_n \in A_n\};
A×A×⋯×AA \times A \times \dots \times A 记为 AnA^n, 其中 nn 是乘积中的因子数。
n2.18 idA\mathrm{id}_A A×AA\times A 的对角集 idA={(x,x) ∣ x∈A}\mathrm{id}_A=\{(x, x)~\vert~x\in A\};
如果从上下文中可以得知考虑的是哪个集合 AA, 则 AA 可以省略。

标准数集和区间

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n3.1 N\mathbf{N} 自然数集 N={0,1,2,3,… }\mathbf{N} = \{0, 1, 2, 3, \dots\};
N∗=N+={1,2,3,… }\mathbf{N}^* = \mathbf{N}_+ = \{1, 2, 3, \dots\};
可用如下方式添加其他限制:N>5={n∈N ∣ n>5}\mathbf{N}_{> 5} = \{n \in \mathbf{N} ~\vert~ n > 5\};
也可使用 N\mathbb{N}.
n3.2 Z\mathbf{Z} 整数集 Z∗=Z+={n∈Z ∣ n≠0}\mathbf{Z}^* = \mathbf{Z}_+ = \{n \in \mathbf{Z} ~\vert~ n \ne 0\};
可用如下方式添加其他限制:Z>−3={n∈Z ∣ n>−3}\mathbf{Z}_{> -3} = \{n \in \mathbf{Z} ~\vert~ n > -3\};
也可使用 Z\mathbb{Z}.
n3.3 Q\mathbf{Q} 有理数集 Q∗=Q+={r∈Q ∣ r≠0}\mathbf{Q}^* = \mathbf{Q}_+ = \{r \in \mathbf{Q} ~\vert~ r \ne 0\};
可用如下方式添加其他限制:Q<0={r∈Q ∣ r<0}\mathbf{Q}_{< 0} = \{r \in \mathbf{Q} ~\vert~ r < 0\};
也可使用 Q\mathbb{Q}.
n3.4 R\mathbf{R} 实数集 R∗=R+={x∈R ∣ x≠0}\mathbf{R}^* = \mathbf{R}_+ = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ x \ne 0\};
可用如下方式添加其他限制:R>0={x∈R ∣ x>0}\mathbf{R}_{> 0} = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ x > 0\};
也可使用 R\mathbb{R}.
n3.5 C\mathbf{C} 复数集 C∗=C+={z∈C ∣ z≠0}\mathbf{C}^* = \mathbf{C}_+ = \{z \in \mathbf{C} ~\vert~ z \ne 0\};
也可使用 C\mathbb{C}.
n3.6 P\mathbf{P} (正)素数集 P={2,3,5,7,11,13,17,… }\mathbf{P} = \{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, \dots\};
也可使用 P\mathbb{P}.
n3.7 [a,b][a, b] aa 到 bb 的闭区间 [a,b]={x∈R ∣ a≤x≤b}[a, b] = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ a \leq x \leq b\}.
n3.8 (a,b](a, b] aa 到 bb 的左开右闭区间 (a,b]={x∈R ∣ a<x≤b}(a, b] = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ a < x \leq b\};
(−∞,b]={x∈R ∣ x≤b}(-\infty, b] = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ x \leq b\}.
n3.9 [a,b)[a, b) aa 到 bb 的左闭右开区间 [a,b)={x∈R ∣ a≤x<b}[a, b) = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ a \leq x < b\};
[a,+∞)={x∈R ∣ a≤x}[a, +\infty) = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ a \leq x\}.
n3.10 (a,b)(a, b) aa 到 bb 的开区间 (a,b)={x∈R ∣ a<x<b}(a, b) = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ a < x < b\};
(−∞,b)={x∈R ∣ x<b}(-\infty, b) = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ x < b\};
(a,+∞)={x∈R ∣ a<x}(a, +\infty) = \{x \in \mathbf{R} ~\vert~ a < x\}.

关系

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n4.1 a=ba = b aa 等于 bb ≡\equiv 用于强调某等式是恒等式
该符号的另一个含义参见 n4.18.
n4.2 a≠ba \ne b aa 不等于 bb
n4.3 a:=ba := b aa 定义为 bb 参见 n2.9, n2.10
n4.4 a≈ba \approx b aa 约等于 bb 不排除相等。
n4.5 a≃ba \simeq b aa 渐进等于 bb 例如:
当 x→ax\to a 时,1sin⁡(x−a)≃1x−a\dfrac{1}{\sin(x-a)} \simeq \dfrac{1}{x-a};
x→ax \to a 的含义参见 n4.15.
n4.6 a∝ba \propto b aa 与 bb 成正比 也可使用 a∼ba \sim b.
∼\sim 也用于表示等价关系。
n4.7 M≅NM \cong N MM 与 NN 全等 当 MM 和 NN 是点集(几何图形)时。
该符号也用于表示代数结构的同构。
n4.8 a<ba < b aa 小于 bb
n4.9 b>ab > a bb 大于 aa
n4.10 a≤ba \leq b aa 小于等于 bb
n4.11 b≥ab \geq a bb 大于等于 aa
n4.12 a≪ba \ll b aa 远小于 bb
n4.13 b≫ab \gg a bb 远大于 aa
n4.14 ∞\infty 无穷大 该符号 不 是数字。
也可以使用 +∞+\infty,−∞-\infty.
n4.15 x→ax \to a xx 趋近于 aa 一般出现在极限表达式中。
aa 也可以为 ∞\infty,+∞+\infty,−∞-\infty.
n4.16 m∣nm \mid n mm 整除 nn 对整数 mm,nn:
(∃ k∈Z)  m⋅k=n(\exists~k \in \mathbf{Z})~~m\cdot k = n.
n4.17 m⊥nm \perp n mm 与 nn 互质 对整数 mm,nn:
(∄ k∈Z>1)  (k∣m)∧(k∣n)(\nexists~k \in \mathbf{Z}_{>1})~~(k \mid m) \land (k \mid n);
该符号的另一种用法参见 n5.2
n4.18 n≡k(modm)n \equiv k \pmod m nn 模 mm 与 kk 同余 对整数 nn,kk,mm:
m∣(n−k)m \mid (n - k);
不要与 n4.1 中提到的相混淆。

初等几何学

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n5.1 ∥\parallel 平行
n5.2 ⊥\perp 垂直 该符号的另一种用法参见 n4.17
n5.3 ∠\angle (平面)角
n5.4 AB‾\overline{\mathrm{AB}} 线段 AB\mathrm{AB}
n5.5 AB→\overrightarrow{\mathrm{AB}} 有向线段 AB\mathrm{AB}
n5.6 d(A,B)d(\mathrm{A}, \mathrm{B}) 点 A\mathrm{A} 和 B\mathrm{B} 之间的距离 即 AB‾\overline{\mathrm{AB}} 的长度。

运算符

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n6.1 a+ba + b aa 加 bb
n6.2 a−ba - b aa 减 bb
n6.3 a±ba \pm b aa 加或减 bb
n6.4 a∓ba \mp b aa 减或加 bb −(a±b)=−a∓b-(a \pm b) = -a \mp b.
n6.5 a⋅ba \cdot b;
a×ba \times b;
abab
aa 乘 bb 若出现小数点,则应只使用 ×\times;
部分用例参见 n2.16, n2.17, n14.11, n14.12
n6.6 ab\dfrac{a}{b};
a/ba/b;
a:ba:b
aa 除以 bb ab=a⋅b−1\dfrac{a}{b}=a\cdot b^{-1};
可用 :: 表示同一量纲的数值的比率。
不应使用 ÷÷.
n6.7 ∑i=1nai\displaystyle \sum\limits_{i=1}^n a_i a1+a2+⋯+ana_1 + a_2 + \dots + a_n 也可使用 ∑i=1nai\displaystyle \sum\nolimits_{i=1}^n a_i,∑iai\displaystyle \sum\limits_i a_i,∑iai\displaystyle \sum\nolimits_i a_i,∑ai\displaystyle \sum a_i.
n6.8 ∏i=1nai\displaystyle \prod\limits_{i=1}^n a_i a1⋅a2⋅⋯⋅ana_1 \cdot a_2 \cdot \dots \cdot a_n 也可使用 ∏i=1nai\displaystyle \prod\nolimits_{i=1}^n a_i,∏iai\displaystyle \prod\limits_i a_i,∏iai\displaystyle \prod\nolimits_i a_i,∏ai\displaystyle \prod a_i.
n6.9 apa^p aa 的 pp 次幂
n6.10 a1/2a^{1/2};
a\sqrt{a}
aa 的 1/21/2 次方,aa 的平方根 应避免使用 a\sqrt{}a.
n6.11 a1/na^{1/n};
an\sqrt[n]{a}
aa 的 1/n1/n 次幂,aa 的 nn 次根 应避免使用 na\sqrt[n]{}a.
n6.12 xˉ\bar{x};
xˉa\bar{x}_a
xx 的算数均值 其他均值有:
调和均值 xˉh\bar{x}_h;
几何均值 xˉg\bar{x}_g;
二次均值/均方根 xˉq\bar{x}_q 或 xˉrms\bar{x}_{rms}.
xˉ\bar{x} 也用于表示复数 xx 的共轭,参见 n11.6.
n6.13 sgn⁡a\operatorname{sgn} a aa 的符号函数 对实数 aa:
sgn⁡a=1(a>0)\operatorname{sgn} a=1\quad (a>0);
sgn⁡a=−1(a<0)\operatorname{sgn} a=-1\quad (a<0);
sgn⁡0=0\operatorname{sgn} 0=0;
参见 n11.7.
n6.14 inf⁡M\inf M MM 的下确界 小于等于非空集合 MM 中元素的最大上界。
n6.15 sup⁡M\sup M MM 的上确界 大于等于非空集合 MM 中元素的最小下界。
n6.16 ∣a∣\lvert a\rvert aa 的绝对值 也可使用 abs⁡a\operatorname{abs} a.
n6.17 ⌊a⌋\lfloor a\rfloor 向下取整
小于等于实数 aa 的最大整数
例如:
⌊2.4⌋=2\lfloor 2.4\rfloor = 2;
⌊−2.4⌋=−3\lfloor -2.4\rfloor = -3.
n6.18 ⌈a⌉\lceil a\rceil 向上取整
大于等于实数 aa 的最小整数
例如:
⌈2.4⌉=3\lceil 2.4\rceil = 3;
⌈−2.4⌉=−2\lceil -2.4\rceil = -2.
n6.19 min⁡(a,b)\min(a, b);
min⁡{a,b}\min\{a, b\}
aa 和 bb 的最小值 可推广到有限集中。
要表示无限集中的最小值建议使用 inf⁡\inf, 参见 n6.14
n6.20 max⁡(a,b)\max(a, b);
max⁡{a,b}\max\{a, b\}
aa 和 bb 的最大值 可推广到有限集中。
要表示无限集中的最大值建议使用 sup⁡\sup, 参见 n6.15
n6.21 n mod mn \bmod m nn 模 mm 的余数 对正整数 nn,mm:
(∃ q∈N,r∈[0,m))  n=qm+r(\exists~q\in\mathbf{N}, r\in[0, m))~~n=qm+r;
其中 r=n mod mr=n \bmod m.
n6.22 gcd⁡(a,b)\gcd(a, b);
gcd⁡{a,b}\gcd\{a, b\}
整数 aa 和 bb 的最大公因数 可推广到有限集中。不引起歧义的情况下可写为 (a,b)(a, b).
n6.23 lcm⁡(a,b)\operatorname{lcm}(a, b);
lcm⁡{a,b}\operatorname{lcm}\{a, b\}
整数 aa 和 bb 的最小公倍数 可推广到有限集中。不引起歧义的情况下可写为 [a,b][a, b];
(a,b)[a,b]=∣ab∣(a, b)[a, b]=\lvert ab\rvert.

组合数学

本节中的 nn 和 kk 是自然数,aa 是复数,且 k≤nk\leq n.

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n7.1 n!n! 阶乘 n!=∏k=1nk=1⋅2⋅3⋅⋯⋅n(n>0)n!=\prod_{k=1}^n k=1\cdot 2\cdot 3\cdot \dots \cdot n\quad (n>0);
0!=10!=1.
n7.2 ak‾a^{\underline{k}} 下降阶乘幂 ak‾=a⋅(a−1)⋅⋯⋅(a−k+1)(k>0)a^{\underline{k}}=a\cdot(a-1)\cdot \dots \cdot(a-k+1)\quad (k>0);
a0‾=1a^{\underline{0}}=1;
nk‾=n!(n−k)!n^{\underline{k}}=\dfrac{n!}{(n-k)!}.
n7.3 ak‾a^{\overline{k}} 上升阶乘幂 ak‾=a⋅(a+1)⋅⋯⋅(a+k−1)(k>0)a^{\overline{k}}=a\cdot(a+1)\cdot \dots \cdot(a+k-1)\quad (k>0);
a0‾=1a^{\overline{0}}=1;
nk‾=(n+k−1)!(n−1)!n^{\overline{k}}=\dfrac{(n+k-1)!}{(n-1)!}.
n7.4 (nk)\dbinom{n}{k} 组合数 (nk)=n!k!(n−k)!\dbinom{n}{k}=\dfrac{n!}{k!(n-k)!}.
n7.5 [nk]\displaystyle{n\brack k} 第一类 Stirling 数 [n+1k]=n[nk]+[nk−1]\displaystyle{n+1\brack k}=n{n\brack k}+{n\brack k-1};
xn‾=∑k=0n[nk]xk\displaystyle x^{\overline{n}}=\sum_{k=0}^n{n\brack k}x^k.
n7.6 \{nk\}\displaystyle{n\brace k} 第二类 Stirling 数 \{nk\}=1k!∑i=0k(−1)i(ki)(k−i)n\displaystyle{n\brace k}=\frac{1}{k!}\sum_{i=0}^k(-1)^i\binom{k}{i}(k-i)^n;
∑k=0n\{nk\}xk‾=xn\displaystyle\sum_{k=0}^n{n\brace k}x^{\underline{k}}=x^n.

函数

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n8.1 ff 函数
n8.2 f(x)f(x),f(x1,…,xn)f(x_1, \dots, x_n) 函数 ff 在 xx 处的值
函数 ff 在 (x1,…,xn)(x_1, \dots, x_n) 处的值
n8.3 dom⁡f\operatorname{dom} f ff 的定义域 也可使用 D(f)\mathrm{D}(f).
n8.4 ran⁡f\operatorname{ran} f ff 的值域 也可使用 R(f)\mathrm{R}(f).
n8.5 f:A→Bf:A\to B ff 是 AA 到 BB 的映射 dom⁡f=A\operatorname{dom} f=A 且 (∀ x∈dom⁡f)  f(x)∈B(\forall~x \in\operatorname{dom} f)~~ f(x) \in B.
n8.6 x↦T(x),x∈Ax\mapsto T(x), x\in A 将所有 x∈Ax\in A 映射到 T(x)T(x) 的函数 T(x)T(x) 仅用于定义,用来表示某个参数为 x∈Ax\in A 的某个函数值。若这个函数为 ff, 则对所有 x∈Ax\in A 均有 f(x)=T(x)f(x)=T(x). 因此 T(x)T(x) 通常用来定义函数 ff.
例如:
x↦3x2y,x∈[0,2]x\mapsto 3x^2y, x\in[0, 2];
这是由 3x2y3x^2y 定义的一个关于 xx 的二次函数。若未引入函数符号,则用 3x2y3x^2y 表示该函数
n8.7 f−1f^{-1} ff 的反函数 函数 ff 的反函数 f−1f^{-1} 有定义当且仅当 ff 是单射。
若 ff 是单射,则 dom⁡(f−1)=ran⁡f\operatorname{dom}\left(f^{-1}\right) = \operatorname{ran} f,ran⁡(f−1)=dom⁡f\operatorname{ran}\left(f^{-1}\right) = \operatorname{dom} f, 且 (∀ x∈dom⁡f)  f−1(f(x))=x(\forall~x\in\operatorname{dom} f)~~f^{-1}(f(x)) = x.
不要与函数的倒数 f(x)−1f(x)^{-1} 混淆。
n8.8 g∘fg\circ f ff 和 gg 的复合函数 (g∘f)(x)=g(f(x))(g\circ f)(x)=g(f(x)).
n8.9 f:x↦yf:x\mapsto y f(x)=yf(x)=y,ff 将 xx 映射到 yy
n8.10 f∣abf\vert_a^b;
f(…,u,… )∣u=au=bf(\dots, u, \dots)\vert_{u=a}^{u=b}
f(b)−f(a)f(b)-f(a);
f(…,b,… )−f(…,a,… )f(\dots, b, \dots)-f(\dots, a, \dots)
主要用于定积分的计算中。
n8.11 lim⁡x→af(x)\displaystyle \lim\limits_{x\to a}f(x);
lim⁡x→af(x)\lim\nolimits_{x\to a}f(x)
当 xx 趋近于 aa 时 f(x)f(x) 的极限 lim⁡x→af(x)=b\lim\nolimits_{x\to a}f(x)=b 可以写成 f(x)→b(x→a)f(x)\to b\quad (x \to a).
右极限和左极限的符号分别为 lim⁡x→a+f(x)\lim\nolimits_{x\to a+}f(x) 和
lim⁡x→a−f(x)\lim\nolimits_{x\to a-}f(x).
n8.12 f(x)=O(g(x))f(x) = O(g(x)) ∣f(x)/g(x)∣\lvert f(x)/g(x)\rvert 在上下文隐含的限制中有上界,f(x)f(x) 的阶不高于 g(x)g(x) 当 f/gf/g 与 g/fg/f 均有界时称 ff 与 gg 是同阶的。
使用符号 "==" 是出于历史原因,其在此处不表示等价,因为不满足传递性。
例如:
sin⁡x=O(x)(x→0)\sin x=O(x)\quad (x\to 0).
n8.13 f(x)=o(g(x))f(x) = o(g(x)) 在上下文隐含的限制中有 f(x)/g(x)→0f(x)/g(x)\to 0,f(x)f(x) 的阶高于 g(x)g(x) 使用符号 "==" 是出于历史原因,其在此处不表示等价,因为不满足传递性。
例如:
cos⁡x=1+o(x)(x→0)\cos x=1+o(x)\quad (x\to 0).
n8.14 Δf\Delta f ff 的有限增量 上下文隐含的两函数值的差分。例如:
Δx=x2−x1\Delta x=x_2-x_1;
Δf(x)=f(x2)−f(x1)\Delta f(x)=f(x_2)-f(x_1).
n8.15 dfdx\dfrac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}x};
f′f'
ff 对 xx 的导(函)数 仅用于一元函数。
可以显式指明自变量,如 df(x)dx\dfrac{\mathrm{d}f(x)}{\mathrm{d}x},f′(x)f'(x).
n8.16 (dfdx)x=a\left(\dfrac{\mathrm{d}f}{\mathrm{d}x}\right)_{x=a};
f′(a)f'(a)
ff 在 aa 处的导(函)数值 参见 n8.15
n8.17 dnfdxn\dfrac{\mathrm{d}^n f}{\mathrm{d}x^n};
f(n)f^{(n)}
ff 对 xx 的 nn 阶导(函)数 仅用于一元函数。
可以显式指明自变量,如 dnf(x)dxn\dfrac{\mathrm{d}^n f(x)}{\mathrm{d}x^n},f(n)(x)f^{(n)}(x).
可用 f′′f'' 和 f′′′f''' 分别表示 f(2)f^{(2)} 和 f(3)f^{(3)}.
n8.18 ∂f∂x\dfrac{\partial f}{\partial x};
fxf_x
ff 对 xx 的偏导数 仅用于多元函数。
可以显式指明自变量,如 ∂f(x,y,… )∂x\dfrac{\partial f(x, y, \dots)}{\partial x},fx(x,y,… )f_x(x, y, \dots).
可以扩展到高阶,如 fxx=∂2f∂x2=∂∂x(∂f∂x)f_{xx}=\dfrac{\partial^2 f}{\partial x^2}=\dfrac{\partial}{\partial x}\left(\dfrac{\partial f}{\partial x}\right);
fxy=∂2f∂y∂x=∂∂y(∂f∂x)f_{xy}=\dfrac{\partial^2 f}{\partial y\partial x}=\dfrac{\partial}{\partial y}\left(\dfrac{\partial f}{\partial x}\right).
n8.19 ∂(f1,…,fm)∂(x1,…,xn)\dfrac{\partial(f_1, \dots, f_m)}{\partial(x_1, \dots, x_n)} Jacobi 矩阵 参见[1]
n8.20 df\mathrm{d}f ff 的全微分 df(x,y,… )=∂f∂xdx+∂f∂ydy+…\mathrm{d}f(x, y, \dots)=\dfrac{\partial f}{\partial x}\mathrm{d}x+\dfrac{\partial f}{\partial y}\mathrm{d}y+\dots.
n8.21 δf\delta f ff 的(无穷小)变分
n8.22 ∫f(x)dx\displaystyle \int f(x)\mathrm{d}x ff 的不定积分
n8.23 ∫abf(x)dx\displaystyle \int\limits_a^b f(x)\mathrm{d}x ff 从 aa 到 bb 的定积分 也可使用 ∫abf(x)dx\displaystyle \int\nolimits_a^b f(x)\mathrm{d}x;
定积分还可以定义在更一般的域上。如 ∫C\displaystyle\int\limits_C,∫S\displaystyle\int\limits_S,∫V\displaystyle\int\limits_V,∮\displaystyle\oint, 分别表示在曲线 CC, 曲面 SS, 三维区域 VV, 和闭曲线或曲面上的定积分。
多重积分可写成 ∬\displaystyle\iint,∭\displaystyle\iiint 等。
n8.24 f∗gf*g 函数 ff 和 gg 的卷积 (f∗g)(x)=∫−∞∞f(y)g(x−y)dy\displaystyle (f*g)(x)=\int\limits_{-\infty}^{\infty}f(y)g(x-y)\mathrm{d}y.

指数和对数函数

xx 可以是复数。

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n9.1 e\mathrm{e} 自然对数的底 e=lim⁡n→∞(1+1n)n=2.718 281 8…\displaystyle \mathrm{e}=\lim\limits_{n\to\infty}\left(1+\frac{1}{n}\right)^n=2.718~281~8\dots;
不要写成 ee.
n9.2 axa^x xx 的指数函数(以 aa 为底) 参见 n6.9.
n9.3 ex\mathrm{e}^x;
exp⁡x\exp x
xx 的指数函数(以 e\mathrm{e} 为底)
n9.4 log⁡ax\log_a x xx 的以 aa 为底的对数 当底数不需要指定的时候可以使用 log⁡x\log x.
不应用 log⁡x\log x 替换 ln⁡x\ln x,lg⁡x\lg x,lb⁡x\operatorname{lb} x 中的任意一个。
n9.5 ln⁡x\ln x xx 的自然对数 ln⁡x=log⁡ex\ln x = \log_{\mathrm{e}} x;
参见 n9.4.
n9.6 lg⁡x\lg x xx 的常用对数 lg⁡x=log⁡10x\lg x = \log_{10} x;
参见 n9.4.
n9.7 lb⁡x\operatorname{lb} x xx 的以 22 为底的对数 lb⁡x=log⁡2x\operatorname{lb} x = \log_2 x;
参见 n9.4.

三角函数和双曲函数

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n10.1 π\pi 圆周率 π=3.141 592 6…\pi = 3.141~592~6\dots.
n10.2 sin⁡x\sin x xx 的正弦 sin⁡x=eix−e−ix2i\sin x=\dfrac{\mathrm{e}^{\mathrm{i}x}-\mathrm{e}^{-\mathrm{i}x}}{2\mathrm{i}};
(sin⁡x)n(\sin x)^n,(cos⁡x)n(\cos x)^n(n≥2n\geq 2) 等通常写为 sin⁡nx\sin^n x,cos⁡nx\cos^n x 等。
n10.3 cos⁡x\cos x xx 的余弦 cos⁡x=sin⁡(x+π/2)\cos x = \sin(x + \pi/2).
n10.4 tan⁡x\tan x xx 的正切 tan⁡x=sin⁡x/cos⁡x\tan x = \sin x/\cos x;
不可使用 tg⁡x\operatorname{tg} x.
n10.5 cot⁡x\cot x xx 的余切 cot⁡x=1/tan⁡x\cot x = 1/\tan x;
不可使用 ctg⁡x\operatorname{ctg} x.
n10.6 sec⁡x\sec x xx 的正割 sec⁡x=1/cos⁡x\sec x = 1/\cos x.
n10.7 csc⁡x\csc x xx 的余割 csc⁡x=1/sin⁡x\csc x = 1/\sin x;
不可使用 cosec⁡x\operatorname{cosec} x.
n10.8 arcsin⁡x\arcsin x xx 的反正弦 y=arcsin⁡x  ⟺  x=sin⁡y(−π/2≤y≤π/2)y = \arcsin x \iff x = \sin y\quad (-\pi/2 \leq y \leq \pi/2).
n10.9 arccos⁡x\arccos x xx 的反余弦 y=arccos⁡x  ⟺  x=cos⁡y(0≤y≤π)y = \arccos x \iff x = \cos y\quad (0 \leq y \leq \pi).
n10.10 arctan⁡x\arctan x xx 反正切 y=arctan⁡x  ⟺  x=tan⁡y(−π/2≤y≤π/2)y = \arctan x \iff x = \tan y\quad (-\pi/2 \leq y \leq \pi/2);
不可使用 arctg⁡x\operatorname{arctg} x.
n10.11 arccot⁡x\operatorname{arccot} x xx 反余切 y=arccot⁡x  ⟺  x=cot⁡y(0≤y≤π)y = \operatorname{arccot} x \iff x = \cot y\quad (0 \leq y \leq \pi);
不可使用 arcctg⁡x\operatorname{arcctg} x.
n10.12 arcsec⁡x\operatorname{arcsec} x xx 反正割 y=arcsec⁡x  ⟺  x=sec⁡y(0≤y≤π,y≠π/2)y = \operatorname{arcsec} x \iff x = \sec y\quad (0\leq y \leq \pi, y\ne \pi/2).
n10.13 arccsc⁡x\operatorname{arccsc} x xx 的反余割 y=arccsc⁡x  ⟺  x=csc⁡y(−π/2≤y≤π/2,y≠0)y = \operatorname{arccsc} x \iff x = \csc y\quad (-\pi/2 \leq y \leq \pi/2, y\ne 0);
不可使用 arccosec⁡x\operatorname{arccosec} x.
n10.14 sinh⁡x\sinh x xx 的双曲正弦 sinh⁡x=ex−e−x2\sinh x=\dfrac{\mathrm{e}^x-\mathrm{e}^{-x}}{2};
不可使用 sh⁡x\operatorname{sh} x.
n10.15 cosh⁡x\cosh x xx 的双曲余弦 cosh⁡2x=sinh⁡2x+1\cosh^2 x = \sinh^2 x + 1;
不可使用 ch⁡x\operatorname{ch} x.
n10.16 tanh⁡x\tanh x xx 的双曲正切 tanh⁡x=sinh⁡x/cosh⁡x\tanh x = \sinh x/\cosh x;
不可使用 th⁡x\operatorname{th} x.
n10.17 coth⁡x\coth x xx 的双曲余切 coth⁡x=1/tanh⁡x\coth x = 1/\tanh x.
n10.18 sech⁡x\operatorname{sech} x xx 的双曲正割 sech⁡x=1/cosh⁡x\operatorname{sech} x = 1/\cosh x.
n10.19 csch⁡x\operatorname{csch} x xx 的双曲余割 csch⁡x=1/sinh⁡x\operatorname{csch} x = 1/\sinh x;
不可使用 cosech⁡x\operatorname{cosech} x.
n10.20 arsinh⁡x\operatorname{arsinh} x xx 的反双曲正弦 y=arsinh⁡x  ⟺  x=sinh⁡yy = \operatorname{arsinh} x \iff x = \sinh y;
不可使用 arsh⁡x\operatorname{arsh} x.
n10.21 arcosh⁡x\operatorname{arcosh} x xx 的反双曲余弦 y=arcosh⁡x  ⟺  x=cosh⁡y(y≥0)y = \operatorname{arcosh} x \iff x = \cosh y\quad (y \geq 0);
不可使用 arch⁡x\operatorname{arch} x.
n10.22 artanh⁡x\operatorname{artanh} x xx 的反双曲正切 y=artanh⁡x  ⟺  x=tanh⁡yy = \operatorname{artanh} x \iff x = \tanh y;
不可使用 arth⁡x\operatorname{arth} x.
n10.23 arcoth⁡x\operatorname{arcoth} x xx 的反双曲余切 y=arcoth⁡x  ⟺  x=coth⁡y(y≠0)y = \operatorname{arcoth} x \iff x = \coth y\quad (y \ne 0).
n10.24 arsech⁡x\operatorname{arsech} x xx 的反双曲正割 y=arsech⁡x  ⟺  x=sech⁡y(y≥0)y = \operatorname{arsech} x \iff x = \operatorname{sech} y\quad (y \geq 0).
n10.25 arcsch⁡x\operatorname{arcsch} x xx 的反双曲余割 y=arcsch⁡x  ⟺  x=csch⁡y(y≥0)y = \operatorname{arcsch} x \iff x = \operatorname{csch} y\quad (y \geq 0);
不可使用 arcosech⁡x\operatorname{arcosech} x.

复数

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n11.1 i\mathrm{i} 虚数单位 i2=−1\mathrm{i}^2 = -1;
不可使用 ii 或 i
n11.2 Re⁡z\operatorname{Re} z zz 的实部 参见 n11.3.
n11.3 Im⁡z\operatorname{Im} z zz 的虚部 若 z=x+iy(x,y∈R)z = x + \mathrm{i} y\quad (x, y\in\mathbf{R}), 则 x=Re⁡zx = \operatorname{Re} z,y=Im⁡zy = \operatorname{Im} z.
n11.4 ∣z∣\lvert z\rvert zz 的模 ∣z∣=(Re⁡z)2+(Im⁡z)2\lvert z\rvert=\sqrt{(\operatorname{Re} z)^2+(\operatorname{Im} z)^2}.
n11.5 arg⁡z\arg z zz 的辐角 若 z=reiφz = r \mathrm{e}^{\mathrm{i}\varphi}, 其中 r=∣z∣r = \lvert z\rvert 且 −π<φ≤π-\pi < \varphi \leq \pi, 则 φ=arg⁡z\varphi = \arg z.
Re⁡z=rcos⁡φ\operatorname{Re} z = r \cos \varphi,Im⁡z=rsin⁡φ\operatorname{Im} z = r \sin \varphi.
n11.6 zˉ\bar{z};
z∗z^*
zz 的复共轭 zˉ=Re⁡z−iIm⁡z\bar{z}=\operatorname{Re}z-\mathrm{i}\operatorname{Im}z.
n11.7 sgn⁡z\operatorname{sgn} z zz 的单位模函数 sgn⁡z=z/∣z∣=exp⁡(iarg⁡z)(z≠0)\operatorname{sgn} z =z / \lvert z\rvert = \exp(\mathrm{i} \arg z)\quad (z \ne 0);
sgn⁡0=0\operatorname{sgn} 0 = 0;
参见 n6.13.

矩阵

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n12.1 AA;
参见[2]
m×nm\times n 型矩阵 AA aij=(A)ija_{ij} = (A)_{ij};
也可使用 A=(aij)A = (a_{ij}). 其中 mm 为行数,nn 为列数
m=nm=n 时称为方阵
可用方括号替代圆括号。
n12.2 A+BA + B 矩阵 AA 和 BB 的和 (A+B)ij=(A)ij+(B)ij(A + B)_{ij} = (A)_{ij} + (B)_{ij};
矩阵 AA 和 BB 的行数和列数必须分别相同。
n12.3 xAx A 标量 xx 和矩阵 AA 的乘积 (xA)ij=x(A)ij(x A)_{ij} = x (A)_{ij}.
n12.4 ABAB 矩阵 AA 和 BB 的乘积 (AB)ik=∑j(A)ij(B)jk\displaystyle(AB)_{ik} = \sum\limits_{j}(A)_{ij}(B)_{jk};
矩阵 AA 的列数必须等于矩阵 BB 的行数。
n12.5 II;
EE
单位矩阵 (I)ik=δik(I)_{ik} = \delta_{ik};
δik\delta_{ik} 的定义参见 n14.9.
n12.6 A−1A^{-1} 方阵 AA 的逆 AA−1=A−1A=I(det⁡A≠0)AA^{-1} = A^{-1}A = I\quad (\det A \ne 0).
det⁡A\det A 的定义参见 n12.10.
n12.7 ATA^{\mathrm{T}};
A′A'
AA 的转置矩阵 (AT)ik=(A)ki(A^{\mathrm{T}})_{ik} = (A)_{ki}.
n12.8 A‾\overline{A};
A∗A^*
AA 的复共轭矩阵 (A‾)ik=(A)ik‾\left(\overline{A}\right)_{ik}=\overline{(A)_{ik}}.
n12.9 AHA^{\mathrm{H}};
A†A^{\dagger}
AA 的 Hermite 共轭矩阵 AH=(A‾)TA^{\mathrm{H}} = \left(\overline{A}\right)^{\mathrm{T}}.
n12.10 det⁡A\det A;
参见[3]
方阵 AA 的行列式 也可使用 ∣A∣\lvert A\rvert.
n12.11 rank⁡A\operatorname{rank}A 矩阵 AA 的秩
n12.12 tr⁡A\operatorname{tr}A 方阵 AA 的迹 tr⁡A=∑i(A)ii\displaystyle\operatorname{tr}A=\sum\limits_{i}(A)_{ii}.
n12.13 ∥A∥\lVert A\rVert 矩阵 AA 的范数 满足三角不等式:若 A+B=CA + B = C, 则 ∥A∥+∥B∥≥∥C∥\lVert A\rVert+\lVert B\rVert \geq \lVert C\rVert.

坐标系

本节考虑三维空间中的一些坐标系。点 O\mathrm{O} 为坐标系的 原点。任意点 P\mathrm{P} 均由从原点 O\mathrm{O} 到点 P\mathrm{P} 的 位置向量 确定。

编号 坐标 位置向量和微分 坐标名 备注
n13.1 xx,yy,zz r=xex+yey+zez\boldsymbol{r} = x \boldsymbol{e}_x + y \boldsymbol{e}_y + z \boldsymbol{e}_z;
dr=dx ex+dy ey+dz ez\mathrm{d}\boldsymbol{r} = \mathrm{d}x~\boldsymbol{e}_x + \mathrm{d}y~\boldsymbol{e}_y + \mathrm{d}z~\boldsymbol{e}_z
笛卡尔坐标 基向量 ex\boldsymbol{e}_x,ey\boldsymbol{e}_y,ez\boldsymbol{e}_z 构成右手正交系,见图 1 和图 4。
基向量也可用 e1\boldsymbol{e}_1,e2\boldsymbol{e}_2,e3\boldsymbol{e}_3 或 i\boldsymbol{i},j\boldsymbol{j},k\boldsymbol{k} 表示,坐标也可用 x1x_1,x2x_2,x3x_3 或 ii,jj,kk 表示。
n13.2 ρ\rho,φ\varphi,zz r=ρ eρ+z ez\boldsymbol{r} = \rho~\boldsymbol{e}_{\rho} + z~\boldsymbol{e}_z;
dr=dρ eρ+ρ dφ eφ+dz ez\mathrm{d}\boldsymbol{r} = \mathrm{d}\rho~\boldsymbol{e}_{\rho} +\rho~\mathrm{d}\varphi~\boldsymbol{e}_{\varphi} + \mathrm{d}z~\boldsymbol{e}_z
柱坐标 eρ(φ)\boldsymbol{e}_{\rho}(\varphi),eφ(φ)\boldsymbol{e}_{\varphi}(\varphi),ez\boldsymbol{e}_z 组成右手正交系,见图 2。
若 z=0z = 0, 则 ρ\rho 和 φ\varphi 是平面上的极坐标。
n13.3 rr,ϑ\vartheta,φ\varphi r=rer\boldsymbol{r} = r \boldsymbol{e}_r;
dr=dr er+r dϑ eϑ+r sin⁡ϑ dφ eφ\mathrm{d}\boldsymbol{r} = \mathrm{d}r~\boldsymbol{e}_r + r~\mathrm{d}\vartheta~\boldsymbol{e}_{\vartheta} + r~\sin\vartheta~\mathrm{\mathrm{d}}\varphi~\boldsymbol{e}_{\varphi}
球坐标 er(ϑ,φ)\boldsymbol{e}_r(\vartheta, \varphi),eϑ(ϑ,φ)\boldsymbol{e}_{\vartheta}(\vartheta, \varphi),eφ(φ)\boldsymbol{e}_{\varphi}(\varphi) 组成右手正交系,见图 3。

如果不使用右手坐标系(见图 4),而使用左手坐标系(见图 5),则应在之前明确强调,以免符号误用。

图 1 右手笛卡尔坐标系

图 2 右手柱坐标系

图 3 右手球坐标系

图 4 右手坐标系

图 5 左手坐标系

标量和向量

本节中,基向量用 e1\boldsymbol{e}_1,e2\boldsymbol{e}_2,e3\boldsymbol{e}_3 表示。本节中的许多概念都可以推广到 nn 维空间。

标量和向量本身与坐标系的选择无关,而向量的每个标量分量与坐标系的选择有关。

对于基向量 e1\boldsymbol{e}_1,e2\boldsymbol{e}_2,e3\boldsymbol{e}_3, 每个向量 a\boldsymbol{a} 都可以表示为 a=a1e1+a2e2+a3e3\boldsymbol{a}=a_1\boldsymbol{e}_1+a_2\boldsymbol{e}_2+a_3\boldsymbol{e}_3, 其中 a1a_1,a2a_2 和 a3a_3 是唯一确定的标量值,将其称为向量相对于该组基向量的 "坐标",a1e1a_1\boldsymbol{e}_1,a2e2a_2\boldsymbol{e}_2 和 a3e3a_3\boldsymbol{e}_3 称为向量相对于该组基向量的分向量。

在本节中,只考虑普通空间的笛卡尔(正交)坐标。笛卡尔坐标用 xx,yy,zz 或 a1a_1,a2a_2,a3a_3 或 x1x_1,x2x_2,x3x_3 表示。

本节所有下标 ii,jj,kk 的范围均为 11 到 33.

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n14.1 a\boldsymbol{a};
a⃗\vec{a}
向量 a\boldsymbol{a}
n14.2 a+b\boldsymbol{a} + \boldsymbol{b} 向量 a\boldsymbol{a} 和 b\boldsymbol{b} 的和 (a+b)i=ai+bi(\boldsymbol{a} + \boldsymbol{b})_i = a_i + b_i.
n14.3 xax\boldsymbol{a} 标量 xx 与向量 a\boldsymbol{a} 的乘积 (xa)i=xai(x\boldsymbol{a})_i = xa_i.
n14.4 ∣a∣\lvert \boldsymbol{a}\rvert 向量 a\boldsymbol{a} 的大小,向量 a\boldsymbol{a} 的范数 ∣a∣=ax2+ay2+az2\lvert \boldsymbol{a}\rvert=\sqrt{a_x^2+a_y^2+a_z^2};
也可使用 ∥a∥\lVert a\rVert.
n14.5 0\boldsymbol{0};
0⃗\vec{0}
零向量 零向量的大小为 00.
n14.6 ea\boldsymbol{e_a} a\boldsymbol{a} 方向的单位向量 ea=a/∣a∣(a≠0)\boldsymbol{e_a} = \boldsymbol{a}/\lvert\boldsymbol{a}\rvert\quad (\boldsymbol{a}\ne \boldsymbol{0}).
n14.7 ex\boldsymbol{e}_x,ey\boldsymbol{e}_y,ez\boldsymbol{e}_z;
e1\boldsymbol{e}_1,e2\boldsymbol{e}_2,e3\boldsymbol{e}_3
笛卡尔坐标轴方向的单位向量 也可使用 i\boldsymbol{i},j\boldsymbol{j},k\boldsymbol{k}.
n14.8 axa_x,aya_y,aza_z;
aia_i
向量 a\boldsymbol{a} 的笛卡尔分量 a=axex+ayey+azez\boldsymbol{a} = a_x \boldsymbol{e}_x + a_y \boldsymbol{e}_y + a_z \boldsymbol{e}_z;
如果上下文确定了基向量,则向量可以写为 a=(ax,ay,az)\boldsymbol{a} = (a_x, a_y, a_z).
ax=a⋅exa_x = \boldsymbol{a}\cdot \boldsymbol{e}_x,ay=a⋅eya_y = \boldsymbol{a}\cdot \boldsymbol{e}_y,az=a⋅eza_z = \boldsymbol{a}\cdot \boldsymbol{e}_z;
r=xex+yey+zez\boldsymbol{r} = x\boldsymbol{e}_x + y\boldsymbol{e}_y + z\boldsymbol{e}_z 是坐标为 xx,yy,zz 的位置向量。
n14.9 δik\delta_{ik} Kronecker delta 符号 δik=1(i=k)\delta_{ik}=1\quad (i=k);
δik=0(i≠k)\delta_{ik}=0\quad (i\ne k).
n14.10 εijk\varepsilon_{ijk} Levi-Civita 符号 ε123=ε231=ε312=1\varepsilon_{123} = \varepsilon_{231} = \varepsilon_{312} = 1;
ε132=ε321=ε213=−1\varepsilon_{132} = \varepsilon_{321} = \varepsilon_{213} = -1;
其余的 εijk\varepsilon_{ijk} 均为 00.
n14.11 a⋅b\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b} 向量 a\boldsymbol{a} 和 b\boldsymbol{b} 的标量积/内积 a⋅b=∑iaibi\displaystyle\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}=\sum\limits_i a_ib_i.
n14.12 a×b\boldsymbol{a}\times\boldsymbol{b} 向量 a\boldsymbol{a} 和 b\boldsymbol{b} 的向量积/外积 右手笛卡尔坐标系中,(a×b)i=∑j∑kεijkajbk\displaystyle (\boldsymbol{a}\times\boldsymbol{b})_i = \sum\limits_j\sum\limits_k\varepsilon_{ijk}a_jb_k;
εijk\varepsilon_{ijk} 的定义参见 n14.10.
n14.13 ∇\mathbf{\nabla} nabla 算子 ∇=ex∂∂x+ey∂∂y+ez∂∂z=∑iei∂∂xi\displaystyle \mathbf{\nabla} = \boldsymbol{e}_x\frac{\partial}{\partial x}+\boldsymbol{e}_y\frac{\partial}{\partial y}+\boldsymbol{e}_z\frac{\partial}{\partial z}=\sum\limits_i\boldsymbol{e}_i\frac{\partial}{\partial x_i}.
n14.14 ∇φ\mathbf{\nabla}\varphi;
grad⁡φ\operatorname{\mathbf{grad}}\varphi
φ\varphi 的梯度 ∇φ=∑iei∂φ∂xi\displaystyle \mathbf{\nabla}\varphi=\sum\limits_i\boldsymbol{e}_i\frac{\partial\varphi}{\partial x_i};
grad⁡\operatorname{\mathbf{grad}} 应使用 \operatorname{\mathbf{grad}}.
n14.15 ∇⋅a\mathbf{\nabla}\cdot\boldsymbol{a};
div⁡a\operatorname{\mathbf{div}}\boldsymbol{a}
a\boldsymbol{a} 的散度 ∇⋅a=∑i∂ai∂xi\displaystyle \mathbf{\nabla}\cdot\boldsymbol{a}=\sum\limits_i\frac{\partial a_i}{\partial x_i};
div⁡\operatorname{\mathbf{div}} 应使用 \operatorname{\mathbf{div}}.
n14.16 ∇×a\mathbf{\nabla}\times\boldsymbol{a};
rot⁡a\operatorname{\mathbf{rot}}\boldsymbol{a}
a\boldsymbol{a} 的旋度 (∇×a)i=∑j∑kεijk∂ak∂xj\displaystyle (\mathbf{\nabla}\times\boldsymbol{a})_i=\sum\limits_j\sum\limits_k\varepsilon_{ijk}\frac{\partial a_k}{\partial x_j};
rot⁡\operatorname{\mathbf{rot}} 应使用 \operatorname{\mathbf{rot}}.
不应使用 curl⁡\operatorname{\mathbf{curl}}.
εijk\varepsilon_{ijk} 的定义参见 n14.10.
n14.17 ∇2\mathbf{\nabla}^2;
Δ\Delta
Laplace 算子 ∇2=∂2∂x2+∂2∂y2+∂2∂z2\mathbf{\nabla}^2=\dfrac{\partial^2}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2}{\partial z^2}.

特殊函数

本节中的 zz,ww 是复数,kk,nn 是自然数,且 k≤nk\leq n。

编号 符号,表达式 意义,等同表述 备注与示例
n15.1 γ\gamma Euler–Mascheroni 常数 γ=lim⁡n→∞(∑k=1n1k−ln⁡n)=0.577 215 6…\displaystyle \gamma=\lim\limits_{n\to\infty}\left(\sum\limits_{k=1}^n\frac{1}{k}-\ln n\right)= 0.577~215~6 \dots.
n15.2 Γ(z)\Gamma(z) gamma 函数 Γ(z)=∫0∞tz−1e−tdt(Re⁡z>0)\displaystyle\Gamma(z)=\int\limits_0^{\infty}t^{z-1}\mathrm{e}^{-t}\mathrm{d}t\quad (\operatorname{Re}z>0);
Γ(n+1)=n!\Gamma(n+1)=n!.
n15.3 ζ(z)\zeta(z) Riemann zeta 函数 ζ(z)=∑n=1∞1nz(Re⁡z>1)\displaystyle\zeta(z)=\sum\limits_{n=1}^{\infty}\frac{1}{n^z}\quad (\operatorname{Re}z>1).
n15.4 B⁡(z,w)\operatorname{B}(z, w) beta 函数 B⁡(z,w)=∫01tz−1(1−t)w−1dt(Re⁡z>0\displaystyle\operatorname{B}(z, w)=\int\limits_0^1 t^{z-1}(1-t)^{w-1}\mathrm{d}t\quad (\operatorname{Re} z>0,Re⁡w>0)\operatorname{Re} w>0);
B⁡(z,w)=Γ(z)Γ(w)Γ(z+w)\operatorname{B}(z, w)=\dfrac{\Gamma(z)\Gamma(w)}{\Gamma(z+w)};
1(n+1)B⁡(k+1,n−k+1)=(nk)\dfrac{1}{(n+1)\operatorname{B}(k+1, n-k+1)}=\dbinom{n}{k}.

  1. 1.\footnotesize 1. ∂(f1,…,fm)∂(x1,…,xn)=(∂f1∂x1⋯∂f1∂xn⋮⋱⋮∂fm∂x1⋯∂fm∂xn)\dfrac{\partial(f_1, \dots, f_m)}{\partial(x_1, \dots, x_n)}=\begin{pmatrix}\dfrac{\partial f_1}{\partial x_1}&\cdots&\dfrac{\partial f_1}{\partial x_n}\\\vdots&\ddots&\vdots\\\dfrac{\partial f_m}{\partial x_1}&\cdots&\dfrac{\partial f_m}{\partial x_n}\end{pmatrix}; 矩阵的定义参见 n12.1 ↩︎

  2. 2.\footnotesize 2. (a11⋯a1n⋮⋱⋮am1⋯amn)\begin{pmatrix}a_{11}&\cdots&a_{1n}\\\vdots&\ddots&\vdots\\a_{m1}&\cdots&a_{mn}\end{pmatrix} ↩︎

  3. 3.\footnotesize 3. ∣a11⋯a1n⋮⋮an1⋯ann∣\begin{vmatrix}a_{11}&\cdots&a_{1n}\\\vdots& &\vdots\\a_{n1}&\cdots&a_{nn}\end{vmatrix} ↩︎