Diferenciální operátory v různých souřadnicových systémech

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 3. října 2020; kontroly vyžadují 5 úprav .

Zde je seznam vektorových diferenciálních operátorů v různých souřadnicových systémech .

Obecný výraz

Obecný výraz pro operátor ∇ působící na vektorové pole A v libovolném systému ortogonálních souřadnic lze zapsat takto:

,

kde " " je kterákoli ze tří ikon odpovídajících akci operátoru ∇:

Prvky v tomto záznamu odpovídají prvkům poloměrového vektoru v odpovídajícím souřadnicovém systému:

Jinými slovy, první akcí je vzít parciální derivaci vzhledem k průmětu vektoru poloměru celého vektoru (s přihlédnutím k derivacím jednotkových vektorů v daném souřadnicovém systému) a teprve potom násobit (jednoduché pro gradient, skalární pro divergenci a vektor pro rotor) jednotkového vektoru směru podle .

Stačí znát výrazy:

Například: v tabulce níže je záznam divergence ve válcových souřadnicích získán následovně:

Tabulka operátorů

Zde se používá standardní fyzická notace. Pro sférické souřadnice θ označuje úhel mezi osou z a vektorem poloměru bodu, φ je úhel mezi projekcí vektoru poloměru na rovinu xy a osou x .

Záznam Hamiltonova operátoru v různých souřadnicových systémech
Operátor Obdélníkové souřadnice
( x, y, z )
Válcové souřadnice
( ρ, φ, z )
Sférické souřadnice
( r , θ, φ )
Parabolické souřadnice
( σ, τ, z )
Vzorce transformace souřadnic
Vektor poloměru libovolného bodu
Spojení jednotkových vektorů
.
vektorové pole
Spád
Divergence
Rotor
Laplaceův operátor
Laplaceův vektorový operátor ?
Délkový prvek
Orientovaný plošný prvek
Prvek objemu

Některé vlastnosti

Výrazy pro operátory druhého řádu:

  1. ( operátor Laplace )
  2. (pomocí Lagrangeova vzorce pro dvojitý křížový produkt )

Viz také