Interested Article - Дифференциальные операторы в различных системах координат

Здесь приведён список в различных системах координат .

Общее выражение

Общее выражение для оператора ∇ , действующего на векторное поле A в произвольной системе ортогональных координат можно записать так:

,

где " " - любой из трех значков, соответствующих действию оператора ∇:

  • " " - градиент;
  • " · " - дивергенция;
  • " × " - ротор.

Элементы в этой записи соответствуют элементам радиус-вектора в соответствующей системе координат:

Иначе говоря, первым действием является взятие частной производной по проекции радиус-вектора от всего вектора (с учетом производных орт в данной системе координат), и лишь потом умножение (простое для градиента, скалярное для дивергенции и векторное для ротора) орта направления на .

При этом достаточно знать выражения:

  • в цилиндрических координатах: и ;
  • в сферических координатах: , , , и .

Например: в приведенной ниже таблице запись дивергенции в цилиндрических координатах получена следующим образом:

Таблица операторов

Здесь используются стандартные физические обозначения. Для сферических координат, θ обозначает угол между осью z и радиус-вектором точки, φ — угол между проекцией радиус-вектора на плоскость x-y и осью x .

Запись оператора Гамильтона в различных системах координат
Оператор Прямоугольные координаты
( x, y, z )
Цилиндрические координаты
( ρ, φ, z )
Сферические координаты
( r , θ, φ )
Параболические координаты
( σ, τ, z )
Формулы преобразования координат
Радиус-вектор произвольной точки
Связь единичных векторов
.
Векторное поле
Градиент
Дивергенция
Ротор
Оператор Лапласа
Векторный оператор Лапласа ?
Элемент длины
Элемент ориентированной площади
Элемент объёма

Некоторые свойства

Выражения для операторов второго порядка:

  1. ( Оператор Лапласа )
  2. (используя формулу Лагранжа для двойного векторного произведения )

См. также

Источник —

Same as Дифференциальные операторы в различных системах координат