TU Wien:Mathematik 2 UE (diverse)/Übungen SS10/Beispiel 253

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Welches der folgenden Vektorfelder f→=(f1,f2,f3) ist ein Gradientenfeld und wie lautet ggf. eine zu f→ gehörende Stammfunktion?

(a) (1,1,1)

(b) (−x,−y,−z)

(c) (2x,2y,0)

(d) (yz,xz,x2)

Lösungsvorschlag

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∂f1∂y=∂f2∂x=0

∂f1∂z=∂f3∂x=0

∂f2∂z=∂f3∂y=0

→ Integrabilitätsbedingungen erfüllt, es existiert eine Stammfunktion F:

F(x,y,z)=∫1dx=x+c(y,z)

c(y,z)=∫1dy=y+c(z)

c(z)=∫1dz=z+c

⇒F(x,y,z)=x+y+z+c

∂f1∂y=∂f2∂x=0

∂f1∂z=∂f3∂x=0

∂f2∂z=∂f3∂y=0

→ Integrabilitätsbedingungen erfüllt, es existiert eine Stammfunktion F:


F(x,y,z)=∫−xdx=−x22+c(y,z)

c(y,z)=∫−ydy=−y22+c(z)

c(z)=∫−zdz=−z22+c

⇒F(x,y,z)=−x22−y22−z22+c

∂f1∂y=∂f2∂x=0

∂f1∂z=∂f3∂x=0

∂f2∂z=∂f3∂y=0

→ Integrabilitätsbedingungen erfüllt, es existiert eine Stammfunktion F:

F(x,y,z)=2x22+2y22+c=x2+y2+c

∂f1∂y=∂f2∂x=z

∂f1∂z=∂f3∂x→y=2x→ Integrabilitätsbedingungen NICHT erfüllt

keine Stammfunktion vorhanden.

--Exsanguis 01:21, 25. Mai 2010 (CEST)