원통좌표계의 벡터 연산 (Vector Operation of Cylindrical Coordinates)
경로 증분 (Path increment)
원통좌표계로 표현된 경로 증분
단위벡터의 시간미분 (Time derivative of the unit vectors)
또한 원통좌표계로 표현된 단위벡터의 시간미분도 앞으로 많이 활용될 것이다.
속도와 가속도 (Velocity and Acceleration)
원통좌표계에서 한점의 속도와 가속도는 단위벡터 시간미분으로 표현될 수 있다.
구배 연산자 (The del operator from the definition of the gradient)
어느 스칼라 장(場, field) f가 원통좌표계 r, θ, z의 함수라고 하자. 한 점에 dp 만큼의 미소변위가 있을 때 스칼라 함수 f도 df 만큼의 미소변화가 생긴다. 그 변화는 함수 f의 편미분으로 다음과 같이 결정된다.
한편으로는 구배의 정의에 의해서 다음식을 얻는다.
위의 두 식은 같아야 하므로
위의 식은 임의의 dr, dθ 및 dz에 대하여 성립되어야 한다. 따라서,
위의 식은 구배의 각 성분을 나타내므로
발산 (Divergence)
발산
단위벡터의 좌표계 미분을 적용하면
컬 (Curl)
컬
단위벡터의 좌표계 미분을 적용하면
라플라시안 (Laplacian)
라플라시안은 다음과 같이 정의에 의해 유도될 수 있는 스칼라 연산자이다.
적(積)의 미분법과 단위벡터의 좌표계 미분을 적용하면
따라서, 라플라시안 연산자는 다음과 같이 쓸 수 있다.
라플라시안 연산자를 벡터 F에 적용하면
각 항별로 벡터 F의 성분으로 편미분하면 다음과 같다.
위의 결과를 앞의 각 항에 대입하면 벡터 F의 라플라시안을 얻는다.
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