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¿rizo de lo que cede $(0,s^{-1},0)$ en coordenadas cilíndricas?

En coordenadas cilíndricas $(s,\theta,z)$, qué función $\mathbf{A}$ tiene el % de propiedad $$\nabla\times \mathbf{A} = (0, \frac{1}{s} , 0) $$

Generalmente sé que %#% $ #%

¿Hay alguna manera mejor de solucionar para $$\nabla\times \mathbf{A} = \left(\frac{1}{s}\frac{\partial A_3}{\partial \theta}-\frac{\partial A_2}{\partial z}, \frac{\partial A_1}{\partial z}-\frac{\partial A_3}{\partial s} , \frac{1}{s} \left( \frac{\partial}{\partial z}(s\cdot A_2) - \frac{\partial A_1}{\partial \theta}\right)\right) $ que no sea mucho de ecuaciones feas?

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Muphrid Puntos 12245

Luego usted puede usar la función de Green para resolver este PDE.

La relevante función de Green es

$$\mathbf G(\mathbf r) = \frac{\mathbf r}{4\pi r^3}$$

La función de $\mathbf A$ se pueden encontrar mediante la convolución con la función de Green. Deje $\mathbf B = s^{-1} \hat \theta$. La solución es entonces

$$\mathbf A(\mathbf r) = \int_{M} \mathbf B(\mathbf r') \times \mathbf G(\mathbf r - \mathbf r') \, dV'$$

Edit: hubo una superficie integral de aquí, pero me di cuenta que había escrito mal. Voy a tener que encontrar una fuente para esto, mientras que el volumen integral, es bastante simple, la superficie integral mira, a mí, a ser un poco complicado, y probablemente usted no quiere hacer eso. Voy a tratar de verificar la forma de la integral. La elección de todo el espacio como su integración región de forma segura ignora la superficie de la integral, pero usted no puede ser capaz de hacer esto fácilmente con $1/s$ en su campo de vectores.

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Evan Anderson Puntos 118832

Hay un camino integral de la fórmula para la construcción de la inversa de la exterior operador de la derivada para el cerrado de formas diferenciales, por la curvatura en tres dimensiones: $$ \newcommand{\A}{\mathbf{A}}\newcommand{\ps}{\boldsymbol{\psi}} \newcommand{\p}{\mathbf{p}} \mathscr{R}(\ps) = -(\p \p_0)\times \int^1_0 \ps\big(\p_0 + t(\p \p_0)\big)t\,dt,\etiqueta{1} $$ donde $\p = (x,y,z)$ $\ps$ tiene que ser divergencia libre. Tenemos que $\mathscr{R}(\ps) $ satisface: $$ \nabla \times \mathscr{R}(\ps) = \ps. $$


El vector de campo que dio, $(0,1/s,0) = (0,\dfrac{1}{\sqrt{x^2+y^2}},0)$, no es la divergencia libre, no existe ningún vector potencial de $\A$ la satisfacción de: $$ \nabla \times \A = (0,\frac{1}{s},0). $$ Sin embargo, podemos modificar un poco para hacer su pregunta bien plantea un problema, que puede moverse $1/s$ $z$- componente, y es la divergencia libre: $$ \nabla \cdot \left(0,0,\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}}\right) = 0, $$ y $$ \nabla \times \A = (0,0,\frac{1}{s}) $$ tiene una solución (no la única).


Deje $\ps$ ser el de arriba vector, y en (1) tomamos $\p_0$ como el origen, tenemos: \begin{align} \A = &\mathscr{R}(\ps) = -\p\times \int^1_0 \ps(t\p)t\,dt \\ &= -(x,y,z)\times \left(0,0,\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}}\right) \\ &= \left(-\frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}},\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}},0\right).\tag{2} \end{align}

Podemos comprobar: \begin{align} \nabla \times\A &= \left(0,0, \frac{\partial }{\partial x}\Big(\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}\Big) + \frac{\partial }{\partial y}\Big(\frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}}\Big)\right) \\ &= \left(0,0, \frac{\sqrt{x^2+y^2} - x\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}}{x^2+y^2} + \frac{\sqrt{x^2+y^2} - y\frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}}}{x^2+y^2}\right) \\ & = \left(0,0,\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}}\right). \end{align}

O puede reescribir (2) en coordenadas cilíndricas: $$ \A = (-\sin\theta, \cos\theta,0), $$ y el uso de la curvatura de la fórmula que le dio.

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