已知矢量vec(A)=vec(e)_(x)x+vec(e)_(y)x^2+vec(e)_(z)y^2z,计算nablacdotvec(A)=A. 2yz+2xB. vec(e)_(x)(1+y^2)C. vec(e)_(x)2yz+vec(e)_(z)2xD. 1+y^2
A. $2yz+2x$
B. $\vec{e}_{x}(1+y^{2})$
C. $\vec{e}_{x}2yz+\vec{e}_{z}2x$
D. $1+y^{2}$
题目解答
答案
解析
本题考查矢量散度的计算。解题思路是根据矢量散度的定义公式,对给定的矢量 $\vec{A}$ 进行计算。
在直角坐标系中,矢量 $\vec{A}=\vec{e}_{x}A_{x}+\vec{e}_{y}A_{y}+\vec{e}_{z}A_{z}$ 的散度 $\nabla\cdot\vec{A}$ 的计算公式为:
$\nabla\cdot\vec{A}=\frac{\partial A_{x}}{\partial x}+\frac{\partial A_{y}}{\partial y}+\frac{\partial A_{z}}{\partial z}$
已知矢量 $\vec{A}=\vec{e}_{x}x+\vec{e}_{y}x^{2}+\vec{e}_{z}y^{2}z$,其中 $A_{x}=x$,$A_{y}=x^{2}$,$A_{z}=y^{2}z$。
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计算 $\frac{\partial A_{x}}{\partial x}$:
对 $A_{x}=x$ 关于 $x$ 求偏导数,根据求导公式 $\frac{\partial x^n}{\partial x}=nx^{n - 1}$,可得:
$\frac{\partial A_{x}}{\partial x}=\frac{\partial (x)}{\partial x}=1$ -
计算 $\frac{\partial A_{y}}{\partial y}$:
对 $A_{y}=x^{2}$ 关于 $y$ 求偏导数,因为 $x^{2}$ 中不含 $y$,所以 $x^{2}$ 可看作常数,常数的导数为 0,可得:
$\frac{\partial A_{y}}{\partial y}=\frac{\partial (x^{2})}{\partial y}=0$ -
计算 $\frac{\partial A_{z}}{\partial z}$:
对 $A_{z}=y^{2}z$ 关于 $z$ 求偏导数,此时 $y^{2}$ 可看作常数,根据求导公式 $\frac{\partial x^n}{\partial x}=nx^{n - 1}$,可得:
$\frac{\partial A_{z}}{\partial z}=\frac{\partial (y^{2}z)}{\partial z}=y^{2}\frac{\partial (z)}{\partial z}=y^{2}\times1=y^{2}$ -
计算 $\nabla\cdot\vec{A}$:
将上述计算结果代入散度公式 $\nabla\cdot\vec{A}=\frac{\partial A_{x}}{\partial x}+\frac{\partial A_{y}}{\partial y}+\frac{\partial A_{z}}{\partial z}$,可得:
$\nabla\cdot\vec{A}=1 + 0 + y^{2}=1 + y^{2}$