Operadores diferenciales en diferentes sistemas de coordenadas

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Aquí hay una lista de operadores diferenciales vectoriales en varios sistemas de coordenadas .

Expresión general

La expresión general para el operador ∇ que actúa sobre el campo vectorial A en un sistema arbitrario de coordenadas ortogonales se puede escribir de la siguiente manera:

,

donde " " es cualquiera de los tres iconos correspondientes a la acción del operador ∇:

Los elementos de esta entrada corresponden a los elementos del radio vector en el sistema de coordenadas correspondiente:

En otras palabras, la primera acción es tomar la derivada parcial con respecto a la proyección del radio vector de todo el vector (teniendo en cuenta las derivadas de los vectores unitarios en el sistema de coordenadas dado), y luego multiplicar (simple para el gradiente, escalar para la divergencia y vector para el rotor) del vector unitario de la dirección por .

Basta con conocer las expresiones:

Por ejemplo: en la siguiente tabla, el registro de divergencia en coordenadas cilíndricas se obtiene de la siguiente manera:

Tabla de operadores

Aquí se utiliza la notación física estándar. Para coordenadas esféricas, θ denota el ángulo entre el eje z y el radio vector del punto, φ es el ángulo entre la proyección del radio vector sobre el plano xy y el eje x .

Registro del operador de Hamilton en varios sistemas de coordenadas
Operador Coordenadas rectangulares
( x, y, z )
Coordenadas cilíndricas
( ρ, φ, z )
Coordenadas esféricas
( r , θ, φ )
Coordenadas parabólicas
( σ, τ, z )
Fórmulas de transformación de coordenadas
Radio vector de un punto arbitrario
Conexión de vectores unitarios
.
campo vectorial
Degradado
Divergencia
Rotor
operador de Laplace
Operador vectorial de Laplace ?
elemento de longitud
Elemento de área orientada
elemento de volumen

Algunas propiedades

Expresiones para operadores de segundo orden:

  1. ( operador de Laplace )
  2. (utilizando la fórmula de Lagrange para el doble producto cruzado )

Véase también