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Aufgabe:

Sei \(\vec{R} \in \mathbb{R}^3\) der Radiusvektor und \(\overline{A}\) eine Konstante.


Für Vektoren gilt die Identität:



\(\vec{B} \cdot (\vec{A} \times \vec{C}) = \vec{A} \cdot (\vec{B} \times \vec{C}) - (\vec{B} \cdot \vec{A}) \vec{C}\)


Setzen Sie \(\vec{B} := \vec{\nabla}\) und \(\vec{C} := \vec{R}\).


Warum wird die Gleichung durch Einsetzen des Nabla-Operators falsch?


Problem/Ansatz:

Ein paar meine Kommilitonen meinten das es funktioniert, andere wiederum nicht.

Kann wer helfen? Da ich selber nicht zu eine eindeutige lösung komme

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Wie, der Radiusvektor? Welcher Radiusvektor? Welche Konstante \(\bar A\), was ist dann \(\vec A\), und was ist \(C\)? Wo sind hier welche Abhängigkeiten, wenn ja anscheinend(?) differenziert werden soll. Hier fehlen einige Informationen.

Für Vektoren gilt die Identität:

Das bezweifle ich

Ich verstehe nicht die Vektoroperationen: Ich sehe: Skalarprodukt = Skslarprodukt - Vektor?

Das A strich sollte eigentlich \(\vec{A}\) sein. Ich hatte mich oben verschrieben. Also \(\vec{A}\) soll konstant sein.

Und was genau mit Radiusvektor gemeint ist, verstehe ich auch nicht. Die Aufgabenstellung stehen genau so, wie ich es da oben geschrieben habe (Außer das A strich).

Das sollte halt die BAC-CAB Regel darstellen und ich soll anscheinend \(\vec{B}\) und \(\vec{C}\) ersetzen.

Allerdings wie ich es oben schon erwähnt habe, habe ich Probleme damit es zu berechnen.

1 Antwort

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Aloha :)

Der Nabla-Operator braucht etwas, auf das er einwirken kann.

Nach dem Nabla-Kalkül kannst du die Produktregel anwenden und die Vektoren markieren, auf die der Nabla-Operator wirken soll. Diese sind im Folgenden pink markiert:$$\vec\nabla\cdot(\pink{\vec a\times\vec r})=\vec\nabla\cdot(\pink{\vec a}\times\vec r)+\vec\nabla\cdot(a\times\pink{\vec r})$$

Nun musst du die Terme gemäß den Regeln der Vektorrechnung so umstellen, dass der Nabla-Operator direkt vor dem "Objekt" steht, auf das er wirkeln soll. Bei einem Spatprodukt können wir die Vektoren zyklisch rotieren, ohne dass sich sein Wert ändert.$$\vec\nabla\cdot(\pink{\vec a\times\vec r})=\vec r\cdot(\vec\nabla\times\pink{\vec a})+\vec a\cdot(\pink{\vec r}\times\vec\nabla)$$

In der letzten Klammer nutzen wir aus, dass das Vektorprodukt anti-kommutativ ist:$$\vec\nabla\cdot(\pink{\vec a\times\vec r})=\vec r\cdot(\vec\nabla\times\pink{\vec a})-\vec a\cdot(\vec\nabla\times\pink{\vec r})$$

Da \(\vec a\) konstant ist, gilt also:$$\operatorname{div}(\vec a\times\vec r)=-\vec a\cdot\operatorname{rot}(\vec r)$$

Avatar von 152 k 🚀

Vielen Dank für Ihre Antwort!

Ich bin noch nicht sicher warum bei

$$\vec\nabla\cdot(\pink{\vec a\times\vec r})=\vec\nabla\cdot(\pink{\vec a}\times\vec r)+\vec\nabla\cdot(a\times\pink{\vec r})$$, also die rechte seite summiert wird.

Weil laut der der Aufgabe wird es subtrahiert.

Das ist die allgemeine Produktregel.

Im ersten Summanden wirkt Nabla auf den ersten Faktor, im zweiten Summanden wirkt Nabla auf den zweiten Faktor, ähnlich wie bei Funktionen:$$(\pink{f\cdot g})'=\pink f'\cdot g+f\cdot \pink g'$$

In der Physik rechnet man sehr viel damit. Im Physik-Studium habe ich es unter dem Namen "Lambda-Kalkül" kennen gelernt. Diese Vorgehensweise funktioniert für alle möglichen Produkte und für Gradient, Divergenz und Rotation.

Es wird subtrathiert, weil der Nabla-Operator links von dem Objekt stehen muss, auf das er wirken soll und es gilt allgemein für das Vektorprodukt:$$\vec a\times\vec b=-\vec b\times\vec a$$Beim Vertauschen der Komponenten ändert das Vektorprodukt sein Vorzeichen.

Ach ja! Ich Dummi....

Trotzdem danke XD

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