在
数学里,反变(contravariant)和共变(covariant)描述一个
向量(或更广义来说,
张量)的坐标,在
向量空间的
基底/
坐标系转换之下,会如何改变。
(注:不代表
平方,而是代表坐标,在较基础的数学上,常写作,但是,在张量分析领域,指标写作上标或下标牵涉到对张量性质的提示,以及
爱因斯坦求和约定。)
在
欧几里得空间里,共变向量和反变向量之间的区分很小。这是因为能够使用
内积运算从向量求得余向量;对于所有余向量,通过下述方程式,向量和
线性泛函,唯一地确定了余向量:
逆过来,通过上述方程式,线性泛函和每一个余向量,唯一地确定了向量。由于这向量与余向量的相互辨认,我们可以提到向量的共变分量和反变分量;也就是说,它们只是同样向量对于基底和其对偶基底的不同表现。
将向量
投影于坐标轴,可以求得其反变分量;将向量投影于坐标曲面的
法线,可以求得其共变分量。
在
欧几里得空间R里,使用
内积运算,能够从向量求得余向量。给予一组可能不是
标准正交基的基底,其基底向量为、、,就可以计算其对偶基底的基底向量:
共变坐标的标号是下标,反变坐标的标号是上标。假若共变基底向量组成的基底是
标准正交基,或反变基底向量组成的基底是标准正交基,则共变基底与反变基底相互等价。那么,就没有必要分辨共变坐标和反变坐标,所有的标号都可以用下标来标记。
根据
相对性原理,一条物理定律在不同的系统,都应该有相同的“形式”。