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梯度向量及其应用
13.17
地形图上的每个点都标记着特定的海拔高度。尽管徒步者可以朝任意方向行进,但只有一条路径是沿最陡角度直接上山的。
这是由梯度向量表示的最陡上升方向。
该向量表示以最快速度通往高处的路径,其长度(即模)衡量该路径的陡峭程度。
该向量通过计算高程函数的偏导数获得,这些偏导数表示沿水平轴和垂直轴的变化率。
在坐标 (4, -3) 处,得到的分量分别为 -74 和 48。在地图上,负的水平分量 -74 指向西,而正的垂直分量 48 指向北。
这些分量构成的对角线其大小约为 88.2。该向量的长度表示沿该路径上山坡的陡峭程度。
较大的数值表示更陡峭的坡度,而较小的数值则表示更平缓的斜率。
地形图上的每个点都对应于特定的海拔,因此可以将景观建模为高度取决于水平位置的曲面。从任何给定位置出发,徒步旅行者可能面临无限多个方向,但只有一个方向会产生最快的海拔上升。这种独特的路线称为最速上升方向,在多元微积分中,它由高程函数的梯度向量表示。
梯度向量在海拔上升最快的方向上指向较高的地面。它的方…