विभिन्न निर्देशांकों में डेल संक्रिया

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इस पृष्ट पर विभिन्न निर्देशांक निकायों (coordinate systems) में कार्य करते समय प्रयोग में आने वाले सदिश कैलकुलस के प्रमुख सूत्र दिये गये हैं।

टिप्पणी

  • इस पृष्ट पर भौतिकी के मानक प्रतीकों (संकेतों) का प्रयोग हुआ है।
  • गोलीय निर्देशांक में θ z - अक्ष एवं रेडिअस वेक्टर (त्रिज्या सदिश) के बीच का कोण है।

ϕ x - अक्ष एवं रेडिअस वेक्टर के x-y समतल पर प्रक्षेप (projection) के बीच का कोण है। कुछ (अमेरिकी गणित) के स्रोतों में यह संकेत परस्पर अदला-बदली करके लिये जाते हैं।

  • arctan(y/x) फलन के स्थान पर atan2(y, x) फलन का प्रयोग किया गया है। क्योंकि arctan(y/x) का इमेज (परास) (-π/2, +π/2) होती है जबकि atan2(y, x) की (-π, π].
कार्तीय एवं अन्य निर्देशांक निकायों में डेल संक्रिया (del operator) को प्रदर्शित करने वाली तालिका
संक्रिया (Operation) कार्तीय निर्देशांक (x,y,z) बेलनाकार निर्देशांक (s,φ,z) गोलीय निर्देशांक (r,θ,φ) परबलीय बेलनाकार निर्देशांक (ο,τ,z)
निर्देशांकों
की
परिभाषा
s=x2+y2ϕ=arctan(y/x)z=z x=scosϕy=ssinϕz=z x=rsinθcosϕy=rsinθsinϕz=rcosθ x=στy=12(τ2σ2)z=z
r=x2+y2+z2θ=arctan(x2+y2z)ϕ=arctan(y/x) r=s2+z2θ=arctan(s/z)ϕ=ϕ s=rsin(θ)ϕ=ϕz=rcos(θ) scosϕ=στssinϕ=12(τ2σ2)z=z
सदिशों
की
unit
परिभाषा
𝒔^=xs𝐱^+ys𝐲^ϕ^=ys𝐱^+xs𝐲^𝐳^=𝐳^ 𝐱^=cosϕ𝒔^sinϕϕ^𝐲^=sinϕ𝒔^+cosϕϕ^𝐳^=𝐳^ 𝐱^=sinθcosϕ𝒓^+cosθcosϕθ^sinϕϕ^𝐲^=sinθsinϕ𝒓^+cosθsinϕθ^+cosϕϕ^𝐳^=cosθ𝒓^sinθθ^ σ^=ττ2+σ2𝐱^στ2+σ2𝐲^τ^=στ2+σ2𝐱^+ττ2+σ2𝐲^𝐳^=𝐳^
𝐫^=x𝐱^+y𝐲^+z𝐳^rθ^=xz𝐱^+yz𝐲^s2𝐳^rsϕ^=y𝐱^+x𝐲^s 𝐫^=sr𝒔^+zr𝐳^θ^=zr𝒔^sr𝐳^ϕ^=ϕ^ 𝒔^=sinθ𝐫^+cosθθ^ϕ^=ϕ^𝐳^=cosθ𝐫^sinθθ^
A vector field 𝐀 Ax𝐱^+Ay𝐲^+Az𝐳^ As𝒔^+Aϕϕ^+Az𝒛^ Ar𝒓^+Aθθ^+Aϕϕ^ Aσσ^+Aττ^+Aϕ𝒛^
Gradient f fx𝐱^+fy𝐲^+fz𝐳^ fs𝒔^+1sfϕϕ^+fz𝒛^ fr𝒓^+1rfθθ^+1rsinθfϕϕ^ 1σ2+τ2fσσ^+1σ2+τ2fττ^+fz𝒛^
Divergence 𝐀 Axx+Ayy+Azz 1s(sAs)s+1sAϕϕ+Azz 1r2(r2Ar)r+1rsinθθ(Aθsinθ)+1rsinθAϕϕ 1σ2+τ2Aσσ+1σ2+τ2Aττ+Azz
Curl ×𝐀 (AzyAyz)𝐱^+(AxzAzx)𝐲^+(AyxAxy)𝐳^  (1sAzϕAϕz)𝒔^+(AszAzs)ϕ^+1s((sAϕ)sAsϕ)𝒛^  1rsinθ(θ(Aϕsinθ)Aθϕ)𝒓^+1r(1sinθArϕr(rAϕ))θ^+1r(r(rAθ)Arθ)ϕ^  (1σ2+τ2AzτAτz)σ^(1σ2+τ2AzσAσz)τ^+1σ2+τ2((sAϕ)sAsϕ)𝒛^ 
Laplace operator Δf=2f 2fx2+2fy2+2fz2 1ss(sfs)+1s22fϕ2+2fz2 1r2r(r2fr)+1r2sinθθ(sinθfθ)+1r2sin2θ2fϕ2 1σ2+τ2(2fσ2+2fτ2)+2fz2
Vector Laplacian Δ𝐀=2𝐀 ΔAx𝐱^+ΔAy𝐲^+ΔAz𝐳^ (ΔAsAss22s2Aϕϕ)𝒔^+(ΔAϕAϕs2+2s2Asϕ)ϕ^+(ΔAz)𝒛^  (ΔAr2Arr22r2sinθ(Aθsinθ)θ2r2sinθAϕϕ)𝒓^+(ΔAθAθr2sin2θ+2r2Arθ2cosθr2sin2θAϕϕ)θ^+(ΔAϕAϕr2sin2θ+2r2sinθArϕ+2cosθr2sin2θAθϕ)ϕ^
Differential displacement d𝐥=dx𝐱^+dy𝐲^+dz𝐳^ d𝐥=ds𝒔^+sdϕϕ^+dz𝒛^ d𝐥=dr𝐫^+rdθθ^+rsinθdϕϕ^ d𝐥=σ2+τ2dσσ^+σ2+τ2dττ^+dz𝒛^
Differential normal area d𝐒=dydz𝐱^+dxdz𝐲^+dxdy𝐳^ d𝐒=sdϕdz𝒔^+dsdzϕ^+sdsdϕ𝐳^ d𝐒=r2sinθdθdϕ𝐫^+rsinθdrdϕθ^+rdrdθϕ^ d𝐒=σ2+τ2,dτdzσ^+σ2+τ2dσdzτ^+σ2+τ2dσ,dτ𝐳^
Differential volume dτ=dxdydz dτ=sdsdϕdz dτ=r2sinθdrdθdϕ dτ=(σ2+τ2)dσdτdz,
डेल संक्रिया के कुछ असरल नियम:
  1. div grad f=(f)=2f=Δf (Laplacian)
  2. curl grad f=×(f)=0
  3. div curl 𝐀=(×𝐀)=0
  4. curl curl 𝐀=×(×𝐀)=(𝐀)2𝐀 (using Lagrange's formula for the cross product)
  5. Δfg=fΔg+2fg+gΔf

इन्हें भी देखें