Nabla in verschillende assenstelsels
In de onderstaande tabel staat een overzicht van de vorm die de operator nabla aanneemt in de drie assenstelsels:
Tabel
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: |
Afleidingen
Cilindercoördinaten
Gradiënt van een scalaire functie
De component van grad f in de richting van is:
De component van grad f in de richting van is:
Divergentie van een vectorveld
We drukken de divergentie uit in de componenten van de polaire voorstelling:
dus
Samen leidt dat tot:
Rotatie van een vectorveld
Transformeren naar ρ en φ:
Laplaciaan van een scalaire functie
Uit het bovenstaande volgt voor de laplaciaan van een scalaire functie :
Laplaciaan van een vectorveld
Uit het bovenstaande volgt voor de laplaciaan van een vectorveld :
En analoog:
Bolcoördinaten
Gradiënt van een scalaire functie
De component van in de richting van is:
De component van in de richting van is:
De component van in de richting van is:
Divergentie van een vectorveld
We drukken de divergentie uit in de voorstelling in bolcoördinaten:
Nu is:
en analoog voor en , zodat:
We verzamelen apart:
de termen waarin voorkomt:
de termen waarin voorkomt:
en de termen waarin voorkomt:
Samen geeft dat:
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 en :
Laplaciaan van een scalaire functie
Uit het bovenstaande volgt voor de laplaciaan van een scalaire functie :
Laplaciaan van een vectorveld
Uit het bovenstaande volgt in bolcoördinaten voor de laplaciaan van een vectorveld :
En analoog voor de -component:
En analoog voor de -component: