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Aufgabe:

Wie berechne die folgende divergenz?

Ich weiß ich leite partiell die einzelnen Komponenten ab. Aber wie kommen die in der Lösungauf die hoch 3?


\( \vec{C} \) (x,y) = [x * \( \vec{e} \)x - y * \( \vec{e} \)y] / \( \sqrt{x²+y²} \)

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Aloha :)

$$\operatorname{div}\vec C(x;y)=\operatorname{div}\begin{pmatrix}\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}\\[1ex]\frac{-y}{\sqrt{x^2+y^2}}\end{pmatrix}=\frac{\partial}{\partial x}\left(\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}\right)-\frac{\partial}{\partial y}\left(\frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}}\right)$$

Wegen der Symmetrie brauchen wir nur eine Ableitung auszurechnen und können die andere dann direkt hinschreiben, indem wir in ihr \(x\) und \(y\) vertauschen.

Mit der Quotientenregel erhalten wir:$$\frac{\partial}{\partial x}\left(\frac{\overbrace{x}^{u}}{\underbrace{\sqrt{x^2+y^2}}_{v}}\right)=\frac{\overbrace{1}^{u'}\cdot\overbrace{\sqrt{x^2+y^2}}^{v}-\overbrace{x}^{u}\cdot\overbrace{\underbrace{\frac{1}{2\sqrt{x^2+y^2}}}_{\text{äußere Abl.}}\cdot\underbrace{2x}_{\text{innere Abl.}}}^{v'}}{\underbrace{x^2+y^2}_{v^2}}=\frac{\sqrt{x^2+y^2}-\frac{x^2}{\sqrt{x^2+y^2}}}{x^2+y^2}$$

Das heißt für unsere Divergenz:$$\operatorname{div}\vec C(x;y)=\frac{\sqrt{x^2+y^2}-\frac{x^2}{\sqrt{x^2+y^2}}}{x^2+y^2}-\frac{\sqrt{x^2+y^2}-\frac{y^2}{\sqrt{x^2+y^2}}}{x^2+y^2}=\frac{\frac{y^2-x^2}{\sqrt{x^2+y^2}}}{x^2+y^2}=\frac{y^2-x^2}{(x^2+y^2)^{3/2}}$$

Avatar von 152 k 🚀

@T: Warum hast Du den 2. Summanden subtrahiert, nicht addiert? Wikipedia summiert die partiellen Ableitungen.

Weil beim 2. Komponenten von div y den Minus als Vorzeichen hat und beim Ableiten davon kannst du den Minus wegen Linearität rausziehen und davor tun.

Gibt's für dieses Minus eine Quelle? Wikipedia sagt, Divergenz ist die Summe der partiellen Ableitungen.

Im Vektorfeld \(\vec C\) von oben steht ein negatives Vorzeichen vor dem y.

Danke, das habe ich übersehen.

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