1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : التفاضل و التكامل :

Vector Derivative

المؤلف:  Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M

المصدر:  "Vector Field Theorem." Ch. 10 in Tables of Integrals, Series, and Products, 6th ed. San Diego, CA: Academic Press

الجزء والصفحة:  ...

19-5-2018

1925

Vector Derivative

A vector derivative is a derivative taken with respect to a vector field. Vector derivatives are extremely important in physics, where they arise throughout fluid mechanics, electricity and magnetism, elasticity, and many other areas of theoretical and applied physics.

 

The following table summarizes the names and notations for various vector derivatives.

symbol vector derivative
del gradient
del ^2 Laplacian or vector Laplacian
del _(u) or s^^·del directional derivative
del · divergence
del × curl
partial/(partialt)+v·del convective derivative

Vector derivatives can be combined in different ways, producing sets of identities that are also very important in physics.

Vector derivative identities involving the curl include

del x(kA) = kdel xA

(1)

del x(fA) = f(del xA)+(del f)xA

(2)

del x(AxB) = (B·del )A-(A·del )B+A(del ·B)-B(del ·A)

(3)

del x((A)/f) = (f(del xA)+Ax(del f))/(f^2)

(4)

del x(A+B) = del xA+del xB.

(5)

In Cartesian coordinates

del xx = del xy=del xz=0

(6)

del xx^^ = del xy^^=del xz^^=0.

(7)

In spherical coordinates,

del xr = 0

(8)

del xr^^ = 0

(9)

del x[rf(r)] = 0.

(10)

Vector derivative identities involving the divergence include

del ·(kA) = kdel ·A

(11)

del ·(fA) = f(del ·A)+(del f)·A

(12)

del ·(AxB) = B·(del xA)-A·(del xB)

(13)

del ·((A)/f) = (f(del ·A)-(del f)·A)/(f^2)

(14)

del ·(A+B) = del ·A+del ·B.

(15)

In Cartesian coordinates,

del ·x = 1

(16)

del ·y = 1

(17)

del ·z = 1

(18)

del ·x^^ = 0

(19)

del ·y^^ = 0

(20)

del ·z^^ = 0.

(21)

In spherical coordinates,

del ·r = 3

(22)

del ·r^^ = 2/r

(23)

del ·[rf(r)] = partial/(partialx)[xf(r)]+partial/(partialy)[yf(r)]+partial/(partialz)[zf(r)]

(24)

partial/(partialx)[xf(r)] = x(partialf)/(partialr)(partialr)/(partialx)+f

(25)

(partialr)/(partialx) = x/r

(26)

partial/(partialx)[xf(r)] = (x^2)/r(df)/(dr)+f.

(27)

By symmetry,

del ·[rf(r)] = 3f(r)+1/r(x^2+y^2+z^2)(df)/(dr)

(28)

= 3f(r)+r(df)/(dr)

(29)

del ·(r^^f(r)) = 2/rf(r)+(df)/(dr)

(30)

del ·(r^^r^n) = 3r^(n-1)+(n-1)r^(n-1)

(31)

= (n+2)r^(n-1).

(32)

Vector derivative identities involving the gradient include

del (kf) = kdel f

(33)

del (fg) = fdel g+gdel f

(34)

del (A·B) = Ax(del xB)+Bx(del xA)+(A·del )B+(B·del )A

(35)

del (A·del f) = Ax(del xdel f)+del fx(del xA)+A·del (del f)+del f·del A

(36)

= del fx(del xA)+A·del (del f)+del f·del A

(37)

del (f/g) = (gdel f-fdel g)/(g^2)

(38)

del (f+g) = del f+del g

(39)

del (A·A) = 2Ax(del xA)+2(A·del )A

(40)

(A·del )A = del (1/2A^2)-Ax(del xA).

(41)

Vector second derivative identities include

del ^2t = del ·(del t)

(42)

= (partial^2t)/(partialx^2)+(partial^2t)/(partialy^2)+(partial^2t)/(partialz^2)

(43)

del ^2A = del (del ·A)-del x(del xA).

(44)

This very important second derivative is known as the Laplacian.

del x(del t) = 0

(45)

del (del ·A) = del ^2A+del x(del xA)

(46)

del ·(del xA) = 0

(47)

del x(del xA) = del (del ·A)-del ^2A

(48)

del x(del ^2A) = del x[del (del ·A)]-del x[del x(del xA)]

(49)

= -del x[del x(del xA)]

(50)

= -{del [del ·(del xA)]-del ^2(del xA)}

(51)

= del ^2(del xA)

(52)

del ^2(del ·A) = del ·[del (del ·A)]

(53)

= del ·[del ^2A+del x(del xA)]

(54)

= del ·(del ^2A)

(55)

del ^2[del x(del xA)] = del ^2[del (del ·A)-del ^2A]

(56)

= del ^2[del (del ·A)]-del ^4A

(57)

del x[del ^2(del xA)] = del ^2[del (del ·A)]-del ^4A

(58)

del ^4A = -del ^2[del x(del xA)]+del ^2[del (del ·A)]

(59)

= del x[del ^2(del xA)]-del ^2[del x(del xA)].

(60)

Identities involving combinations of vector derivatives include

Ax(del xA) = 1/2del (A·A)-(A·del )A

(61)

del x(phidel phi) = 0

(62)

(A·del )r^^ = (A-r^^(A·r^^))/r

(63)

del f·A = del ·(fA)-f(del ·A)

(64)

f(del ·A) = del ·(fA)-A·(del f),

(65)

where (64) and (65) follow from divergence rule (2).


 

REFERENCES:

Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M. "Vector Field Theorem." Ch. 10 in Tables of Integrals, Series, and Products, 6th ed. San Diego, CA: Academic Press, pp. 1081-1092, 2000.

Morse, P. M. and Feshbach, H. "The Differential Operator del " and "Table of Useful Vector and Dyadic Equations." In Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill, pp. 31-44, 50-54, and 114-115, 1953.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي