Cómo calcular la divergencia [matemáticas] \ hat {r} / | r | [/ matemáticas]

Aquí hay un truco: todos sus teoremas del cálculo de variable única aún funcionan en sus formas “naturales” si puede volver a trabajar sus ecuaciones.

Reescríbalo como [matemáticas] \ frac {\ vec {r}} {\ vec {r} \ cdot \ vec {r}} [/ matemáticas]

La divergencia se convierte, intuitivamente, usando la regla del cociente:

[matemáticas] \ frac {(\ vec {r} \ cdot \ vec {r}) (\ vec {\ nabla} \ cdot \ vec {r}) – \ vec {r} \ cdot \ vec {\ nabla} ( \ vec {r} \ cdot \ vec {r})} {(\ vec {r} \ cdot \ vec {r}) ^ 2} = – \ frac {(\ vec {r} \ cdot \ vec {r} ) – \ vec {r} \ cdot (2 (\ vec {\ nabla} \ cdot \ vec {r}) \ vec {r})} {(\ vec {r} \ cdot \ vec {r}) ^ 2 } = – \ frac {1} {| r | ^ 2} [/ matemáticas]

Si lo desea, puede verificar esto en coordenadas (un ejercicio que le dejo, que es un poco tedioso, pero factible), o puede hacer referencia a un libro que tiene divergencia escrita en coordenadas esféricas y verificar que sea correcta.

Supongo que quiere decir con [matemáticas] \ hat r [/ matemáticas] el vector de radio [matemáticas] (x, y, z). [/ Matemáticas] Calcule el primer término de la divergencia:

[matemáticas] \ frac {\ partial} {\ partial x} \ frac x {\ sqrt {x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2}} = \ frac {| r | -x ^ 2 / | r |} {| r | ^ 2} [/ matemáticas]

[matemáticas] = \ frac {y ^ 2 + z ^ 2} {| r | ^ 3} [/ matemáticas]

El segundo y tercer término de la divergencia no ofrecen sorpresas y se dejan como ejercicio.

Entonces, la divergencia total se suma a [matemáticas] 2 / | r |. [/ Matemáticas]