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Aufgabe:

Mit welchem μ werden aus den folgenden Vektorfunktionen Gradienten?

(2y² + 3x + 2\( x^{-2} \))\( \vec{e} \)x + (2xy - \( \frac{y}{x} \))\( \vec{e} \)y


P(x,y) = 2y² + 3x + 2\( x^{-2} \)

Q(x,y)= 2xy - \( \frac{y}{x} \)


Problem/Ansatz:

Ich weiß, dass ich μ(x,y) jeweils mit P und Q multiplizieren muss, damit die Funktion zum Gradienten wird.

Aber wie bekomme ich dadurch μ raus?

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Aloha :)

Die partielle Ableitung von \(\mu(x;y)\) nach \(x\) muss gleich der \(x\)-Komponente sein:

$$\frac{\partial\mu}{\partial x}(x;y)=2y^2+3x+\frac{2}{x^2}\implies \mu(x;y)=2y^2x+\frac{3}{2}x^2-\frac{2}{x}+c(y)$$Die rechte Seite ist durch Integration über \(dx\) entstanden. Dabei entsteht eine Integrations"konstante" \(c(y)\), die von \(y\) abhängen kann.

Die partielle Ableitung von \(\mu(x;y)\) nach \(y\) muss gleich der \(y\)-Komponente des Gradienten sein. Wir setzen daher \(\mu(x;y)\) von oben ein und vergleichen das Ergebnis mit der \(y\)-Komponente des Gradienten:

$$\frac{\partial\mu}{\partial y}(x;y)=4xy+c'(y)\stackrel!=2xy-\frac{y}{x}\implies c'(y)=-2xy-\frac{y}{x}\quad\text{Problem!}$$

Hier haben wir nun ein Problem, denn die Integrations"konstante" \(c(y)\) hängt nicht nur von \(y\), sondern auch von \(x\) ab. Daher gibt es kein Potential \(\mu(x;y)\) für den angegebenen Gradienten.

Avatar von 152 k 🚀

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