المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9764 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
المستحقون للخمس
2024-07-08
المخول بتقسيم الخمس
2024-07-08
الخمس واحكامه
2024-07-08
قبر رعمسيس بطيبة
2024-07-08
آثار (رعمسيس الأول) في الكرنك.
2024-07-08
أعمال رعمسيس الأول (العرابة المدفونة)
2024-07-08

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Vector Derivative  
  
1713   03:55 مساءً   date: 19-5-2018
Author : Gradshteyn, I. S. and Ryzhik, I. M
Book or Source : "Vector Field Theorem." Ch. 10 in Tables of Integrals, Series, and Products, 6th ed. San Diego, CA: Academic Press
Page and Part : ...


Read More
Date: 10-6-2019 1887
Date: 4-8-2019 3014
Date: 24-9-2018 1632

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.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.