Различия
Показаны различия между двумя версиями страницы.
| Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия Следующая версия | Предыдущая версия | ||
| electrodynamics:nabla [2019/10/03 10:43] – [Оператор "набла", определение] root | electrodynamics:nabla [2023/02/09 03:53] (текущий) – [Ротор] root | ||
|---|---|---|---|
| Строка 17: | Строка 17: | ||
| ротор, через векторное произведение оператора и вектора: | ротор, через векторное произведение оператора и вектора: | ||
| $$ | $$ | ||
| - | \text{rot } \vec a = [\nabla \times \vec a] = , | + | \text{rot } \vec a = [\nabla \times \vec a] = |
| + | \left|\begin{array}{ccc} | ||
| + | \vec{e}_{x} & \vec{e}_{y} & \vec{e}_{z}\\ | ||
| + | \frac{\partial}{\partial x} & \frac{\partial}{\partial y} & \frac{\partial}{\partial z}\\ | ||
| + | a_x & a_y & a_z | ||
| + | \end{array}\right| | ||
| + | . | ||
| $$ | $$ | ||
| Строка 23: | Строка 29: | ||
| ==== Градиент ==== | ==== Градиент ==== | ||
| - | Легко проверяется, что | + | Легко вычисляется действие оператора набла на координаты |
| <WRAP center round box 60%> | <WRAP center round box 60%> | ||
| $$ | $$ | ||
| Строка 30: | Строка 36: | ||
| </ | </ | ||
| - | приводит к выделению | + | это |
| - | соответствующих орт, тогда действие на модуль радиус вектора $r=|\vec{r}|=\sqrt{x^{2}+y^{2}+z^{2}}$ | + | соответствующих орт. Тогда действие на модуль радиус вектора $r=|\vec{r}|=\sqrt{x^{2}+y^{2}+z^{2}}$ |
| должен приводить к выделению $\vec{n}$ --- направления | должен приводить к выделению $\vec{n}$ --- направления | ||
| по этому вектору $\vec{r}$, так как мы всегда можем выбрать соответствующую | по этому вектору $\vec{r}$, так как мы всегда можем выбрать соответствующую | ||
| Строка 48: | Строка 54: | ||
| \frac{\vec{r}}{r}. | \frac{\vec{r}}{r}. | ||
| $$ | $$ | ||
| - | |||
| </ | </ | ||
| - | Давайте вычислим и остальные действия | + | === Градиент от сложной функции === |
| - | $\vec{r}$, такие как дивергенция: | + | |
| - | <WRAP center round box 60%> | + | |
| - | $$ | + | |
| - | \text{div } \vec r=(\nabla\cdot\vec{r})=\frac{\partial}{\partial x}x+\frac{\partial}{\partial y}y+\frac{\partial}{\partial z}z=3 | + | |
| - | $$ | + | |
| - | </ | + | Если рассмотреть вместо скалярной функции --- произведение двух функций $u\,v, $ |
| - | и ротор | + | тогда |
| - | $$\text{rot }\vec{r}=\left|\begin{array}{ccc} | + | \[ |
| - | \vec{e}_{x} & \vec{e}_{y} & \vec{e}_{z}\\ | + | \nabla uv = u \nabla v + v\nabla u. |
| - | \frac{\partial}{\partial x} & \frac{\partial}{\partial y} & \frac{\partial}{\partial z}\\ | + | \] |
| - | x & y & z | + | |
| - | \end{array}\right|=0, | + | |
| - | так как производная берётся всегда | + | |
| - | $$ | + | |
| - | \left(\text{rot }\vec{r}\right)_{x}=\frac{\partial}{\partial y}z-\frac{\partial}{\partial z}y=0-0=0. | + | |
| - | $$ | + | |
| - | Итак: | + | |
| - | <WRAP center round box 60%> | + | |
| - | $$ | + | |
| - | \text{rot }\vec{r}=0. | + | |
| - | $$ | + | |
| - | </ | + | Рассмотрим, теперь, скалярную функцию, |
| - | Вычислим, теперь: | + | |
| $$ | $$ | ||
| \nabla(\vec{a}\cdot\vec{b})=\nabla(a_{x}b_{x}+a_{y}b_{y}+a_{z}b_{z}). | \nabla(\vec{a}\cdot\vec{b})=\nabla(a_{x}b_{x}+a_{y}b_{y}+a_{z}b_{z}). | ||
| Строка 141: | Строка 129: | ||
| $$ | $$ | ||
| + | ==== Дивергенция ==== | ||
| + | Рассмотрим дивергенцию от произведения вектора $\vec a$ на скаляр $u$: | ||
| + | $$ | ||
| + | \text{div } \, u \vec a=(\nabla\cdot u \, \vec a)= | ||
| + | \frac{\partial}{\partial x}(u \, a_x)+\frac{\partial}{\partial y} (u \, a_y)+\frac{\partial }{\partial z} (u \, a_z)= | ||
| + | $$ | ||
| + | $$ | ||
| + | u \, \frac{\partial}{\partial x} a_x+ u \, \frac{\partial}{\partial y} a_y+ u \, \frac{\partial }{\partial z} a_z | ||
| + | + | ||
| + | a_x \frac{\partial}{\partial x}u + a_y \frac{\partial}{\partial y} u + a_z \frac{\partial }{\partial z} u= | ||
| + | $$ | ||
| + | $$ | ||
| + | u \, (\nabla \cdot \vec a ) + (\vec a \cdot \nabla | ||
| + | = | ||
| + | u \, \text{div } \vec a + (\vec a \cdot \text{grad } u) | ||
| + | . | ||
| + | $$ | ||
| + | |||
| + | Итак: | ||
| + | <WRAP center round box 60%> | ||
| + | $$ | ||
| + | \bigl(\nabla \cdot (u \,\vec a) \bigr) = u \, (\nabla \cdot \vec a ) + (\vec a \cdot \nabla | ||
| + | $$ | ||
| + | |||
| + | </ | ||
| + | |||
| + | Давайте вычислим и остальные действия оператора $\nabla$ на вектор | ||
| + | $\vec{r}$: | ||
| + | <WRAP center round box 60%> | ||
| + | $$ | ||
| + | \text{div } \vec r=(\nabla\cdot\vec{r})=\frac{\partial}{\partial x}x+\frac{\partial}{\partial y}y+\frac{\partial}{\partial z}z=3 | ||
| + | $$ | ||
| + | |||
| + | </ | ||
| + | |||
| + | ==== Ротор ==== | ||
| + | |||
| + | $$ | ||
| + | \text{rot }\vec{r}= | ||
| + | \left|\begin{array}{ccc} | ||
| + | \vec{e}_{x} & \vec{e}_{y} & \vec{e}_{z}\\ | ||
| + | \frac{\partial}{\partial x} & \frac{\partial}{\partial y} & \frac{\partial}{\partial z}\\ | ||
| + | x & y & z | ||
| + | \end{array}\right| | ||
| + | =0, | ||
| + | $$ | ||
| + | так как производная берётся всегда не по своей координате, | ||
| + | $$ | ||
| + | \left(\text{rot }\vec{r}\right)_{x}=\frac{\partial}{\partial y}z-\frac{\partial}{\partial z}y=0-0=0. | ||
| + | $$ | ||
| + | Итак: | ||
| + | <WRAP center round box 60%> | ||
| + | $$ | ||
| + | \text{rot }\vec{r}=0. | ||
| + | $$ | ||
| + | </ | ||
| + | |||
| + | Ещё одно важное тождество: | ||
| + | |||
| + | <WRAP center round box 60%> | ||
| + | $$ | ||
| + | \text{rot }(\text{rot }\vec{A})=\text{grad }(\text{div }\vec{A}) - \Delta \vec{A}. | ||
| + | $$ | ||
| + | </ | ||
| - | \[ | ||
| - | \nabla uv = u \nabla v + v\nabla u. | ||
| - | \] | ||