Nabla in verschillende assenstelsels
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
In de onderstaande tabel staat een overzicht van de vorm die de de operator nabla aanneemt in de drie assenstelsels:
Operatie | Cartesiaanse coördinaten (x,y,z) | Cilindercoördinaten (ρ,φ,z) | Bolcoördinaten (r,θ,φ) |
---|---|---|---|
Relatie | zie: | Cilindercoördinaten | Bolcoördinaten |
eenheids- vectoren |
|||
scalair veld |
|||
vectorveld |
|||
|
|||
|
|||
|
|||
Niet evidente rekenregels: |
Inhoud |
[bewerk] Afleiding
[bewerk] Cilindercoördinaten
[bewerk] Gradiënt van een scalaire functie
De component van grad f in de richting van ρ is:
De component van grad f in de richting van φ is:
[bewerk] Divergentie van een vectorveld
We drukken de divergentie uit in de componenten van de polaire voorstelling:
dus
Samen leidt dat tot:
[bewerk] Rotatie van een vectorveld
Transformeren naar ρ en φ:
[bewerk] Laplaciaan van een scalaire functie
Uit het bovenstaande volgt voor de Laplaciaan van een scalaire functie f:
[bewerk] Laplaciaan van een vectorveld
Uit het bovenstaande volgt voor de Laplaciaan van een vectorveld A:
En analoog:
[bewerk] Bolcoördinaten
[bewerk] Gradiënt van een scalaire functie
De component van grad f in de richting van r is:
De component van grad f in de richting van φ is:
De component van grad f in de richting van θ is:
[bewerk] Divergentie van een vectorveld
We drukken de divergentie uit in de voorstelling in bolcoördinaten:
Nu is:
en analoog voor y en z, zodat:
We verzamelen apart:
de termen waarin Ar voorkomt:
de termen waarin Aφ voorkomt:
en de termen waarin Aθ voorkomt:
Samen geeft dat:
[bewerk] Rotatie van een vectorveld
Voor de divergentie bepaalden we . Nu moeten de andere afgeleiden bepaald worden.
Voor de x-component:
Daaruit volgt:
Voor de y-component:
Daaruit volgt:
Voor de z-component:
Daaruit volgt:
Transformeren naar r, φ en θ:
[bewerk] Laplaciaan van een scalaire functie
Uit het bovenstaande volgt voor de Laplaciaan van een scalaire functie f:
[bewerk] Laplaciaan van een vectorveld
Uit het bovenstaande volgt in bolcoördinaten voor de Laplaciaan van een vectorveld A:
En analoog voor de φ-component:
En analoog voor de θ-component: