Градиент


Градие́нт (от лат. gradiens — «шагающий, растущий»)  — вектор, своим направлением указывающий направление наискорейшего роста некоторой скалярной величины (значение которой меняется от одной точки пространства к другой, образуя скалярное поле).

Градиент поля обозначается: . По величине (модулю) градиент равен скорости роста величины в направлении вектора[1][2]. Например, если взять в качестве высоту поверхности земли над уровнем моря, то её градиент в каждой точке поверхности будет показывать «направление самого крутого подъёма», а своей величиной характеризовать крутизну склона.

Пространство, на котором определена функция и её градиент, может быть, вообще говоря, как обычным трёхмерным пространством, так и пространством любой другой размерности.

Термин впервые появился в метеорологии для исследования изменений температуры и давления атмосферы, а в математику был введён Максвеллом в 1873 году; обозначение тоже предложил Максвелл. Наряду со стандартным обозначением часто используется компактная запись с использованием оператора набла:

Пусть температура в комнате задана с помощью скалярного поля T таким образом, что в каждой точке, заданной координатами (xyz) температура равняется T(xyz) (предположим, что температура не изменяется с течением времени). В каждой точке комнаты градиент функции T будет показывать направление, в котором температура возрастает быстрее всего. Величина градиента определяет, насколько быстро температура возрастает в данном направлении.

Для случая трёхмерного пространства градиентом дифференцируемой в некоторой области скалярной функции координат , , называется векторная функция с компонентами