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Analyse vectorielle

L'ouvrage *Vector Analysis* d' Edwin Bidwell Wilson , publié pour la première fois en 1901, est un manuel basé sur les coursdispensés par Josiah Willard Gibbs à l'université Yal...

Edwin Bidwell Wilson , publié pour la première fois en 1901, est un manuel basé sur les coursdispensés par Josiah Willard Gibbs à l'université Yale . Il a largement contribué à la normalisation des notations et du vocabulaire de l'algèbre linéaire tridimensionnelleet du calcul vectoriel , tels qu'utilisés par les physiciens et les mathématiciens. Réédité par Yale en 1913, 1916, 1922, 1925, 1929, 1931 et 1943, il est aujourd'hui dans le domaine public. Une réédition a été publiée par Dover Publications en 1960.

des vecteurs en trois dimensions spatiales, du concept de scalaire (réel) et du produit d'un scalaire par un vecteur. Le deuxième chapitre introduit les produits scalaire et vectoriel pour les paires de vecteurs. Ces produits sont étendus au produit mixte et au produit quadruple. Les pages 77 à 81 couvrent les notions essentielles de la trigonométrie sphérique , un sujet d'un grand intérêt à l'époque en raison de son utilisation en navigation astronomique . Le troisième chapitre introduit la notation du calcul vectoriel basée sur l' opérateur del . La décomposition de Helmholtz d'un champ vectoriel est donnée à la page 237.

Les huit dernières pages développent la notion de bivecteur , élément essentiel du cours sur la théorie électromagnétique de la lumière dispensé par le professeur Gibbs à Yale. Wilson associe d'abord un bivecteur à une ellipse. Le produit du bivecteur par un nombre complexe du cercle unité est alors appelé rotation elliptique . Wilson poursuit avec une description du mouvement harmonique elliptique et du cas des ondes stationnaires .

Genèse

Hermann Grassmann avait introduit les concepts fondamentaux d' espace linéaire en 1844 et 1862, et W.K. Clifford avait publié *Elements of Dynamics* en 1878. Aussi, lorsque Gibbs enseignait la physique dans les années 1880, il tint-il compte de ces travaux pour ses étudiants. Une brochure qu'il leur publia mentionne Grassmann et Clifford. L'influence de Grassmann se manifeste dans les bivecteurs , et celle de Clifford dans la décomposition du produit quaternionique en produit scalaire et produit vectoriel .

En 1888, Gibbs envoya un exemplaire de sa brochure à Oliver Heaviside, qui élaborait son propre système vectoriel dans les Transactions de la Royal Society . Heaviside fit l'éloge du « petit livre » de Gibbs, affirmant qu'il « méritait d'être bien connu ». Cependant, il nota également qu'il était « beaucoup trop condensé pour une première introduction au sujet ».

À l'occasion du bicentenaire de l'université Yale, une série de publications devait paraître afin de mettre en lumière le rôle de Yale dans le progrès des connaissances. Gibbs rédigeait pour cette série un ouvrage intitulé « Principes élémentaires de mécanique statistique » . Conscient de la demande croissante de manuels universitaires novateurs, le directeur de la collection, le professeur Morris, souhaitait également inclure un volume consacré aux cours de Gibbs sur les vecteurs, mais Gibbs se consacrait entièrement à la mécanique statistique .

E.B. Wilson était alors un jeune doctorant en mathématiques. Il avait étudié les quaternions auprès de James Mills Peirce à Harvard, mais le doyen A.W. Phillips le persuada de suivre le cours de Gibbs sur les vecteurs, qui abordait des problèmes similaires sous un angle assez différent. Une fois le cours terminé, Morris le contacta pour lui proposer de rédiger un manuel . Wilson écrivit l'ouvrage en développant ses propres notes de cours, en proposant des exercices et en consultant d'autres personnes (dont son père).

Exemplaire de 1907 de l'analyse vectorielle
  • Préface à l'analyse vectorielle (1907)
    Préface à l'analyse vectorielle (1907)
  • Table des matières de l'ouvrage Analyse vectorielle (1907)
    Table des matières de l'ouvrage Analyse vectorielle (1907)
  • Première page de l'analyse vectorielle (1907)
    Première page de l'analyse vectorielle (1907)
  • Victor Schlegel (revue) Jahrbuch über die Fortschritte der Mathematik 33:96 7.
  • Cargill Gilston Knott (compte rendu) Philosophical Magazine 6e série, 4:614 22.
  • Michael J. Crowe (1967) Une histoire de l'analyse vectorielle , Presses universitaires de Notre Dame.