Vektorfeld?

1 Antwort

Sei das Vektorfeld v mit

v = [e^(x^2+3y^2) ]
    [ax + by      ]

gegeben. Für die Divergenz folgt schrittweise:

(i)  dv_x/dx = 2x*e^(x^2+3y^2)
(ii) dv_y/dy = b

--> div(v) = dv_x/dx + dv_y/dy = 2x*e^(x^2+3y^2) + b

An dieser Stelle sollte offensichtlich sein, dass div(v) nicht überall identisch 0 sein kann für jegliche Wahl von a und b. Ich bin mir aber ziemlich sicher, dass obiges Vektorfeld nicht dem angegeben entspricht (es ist nicht ganz klar wie dein Vektorfeld aussieht).

Auf Basis deiner Berechnungen nehme ich mal an, dass das eigentliche Feld wie folgt aussieht:

v = [e^(x^2+3y^2)*(ax + by) ]
    [         x             ]

Damit gilt für die Divergenz auf analogem Wege:

div(v) = 2x*e^(x^2+3y^2)*(ax + by) + a*e^(x^2+3y^2) 
       = e^(x^2+3y^2)*(a*(2x^2 + 1) + 2bxy)

Da die Exponentialfunktion für alle Argumente stets ungleich 0 ist muss der polynomiale Faktor verschwinden. Es muss also gelten:

     a*(2x^2 + 1) + 2bxy = 0
<=>  a*(2x^2 + 1) = -2bxy

Für festes x und variables y ist diese Gleichung nur erfüllbar, wenn b = a = 0 gilt. Und allgemein für beliebiges x und y dann ebenfalls nur für a = b = 0. Das Vektorfeld besitzt in diesem Fall die Gestalt

v = [  0  ]
    [  x  ]

Falls dies immer noch nicht das richtige Vektorfeld war musst du das bitte einfach nochmal explizit und sauber aufschreiben.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Studium der Elektrotechnik (Energie, Automatisierung)