¿Puede alguien mostrarme explícitamente por qué $2B_k\nabla B_k = \nabla B^2$ ?
Es $B_k\nabla B_k$ sólo $B_x\nabla B_x+B_y\nabla B_y+B_z\nabla B_z$ ?
Pero entonces termino con nueve términos en el LHS y no puedo emparejarlo con el RHS.
Respuesta
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En primer lugar, debe tener en cuenta que
$$2 B_k \nabla B_k = \sum_{k=1}^{3} 2 B_k \nabla B_k = 2 B_1 \nabla B_1 + 2 B_2 \nabla B_2 + 2 B_3 \nabla B_3$$
donde ${\bf{B}}=B_k{\bf{e}}_k=B_1{\bf{e}}_1+B_2{\bf{e}}_3+B_3{\bf{e}}_3$ es un campo vectorial. También, ${\{\bf{e}}_1,{\bf{e}}_2,{\bf{e}}_3\}$ son las bases ortonormales en coordenadas cartesianas. Así que tienes tres términos no nueve! :)
Ahora, vamos a probar su identidad
$$\begin{align} 2 B_k \nabla B_k &= 2 B_k \partial_i B_k {\bf{e}}_i \\ &= \partial_i (B_k B_k) {\bf{e}}_i \\ &= \partial_i ({\bf{B}} \cdot {\bf{B}}) {\bf{e}}_i \\ &= \nabla ({\bf{B}} \cdot {\bf{B}}) \\ &= \nabla B^2 \end{align}$$
Eso es todo.
