As identidades a seguir são relevantes para o Cálculo Vetorial :
No Sistema de coordenadas cartesiano em três dimensões, o gradiente de alguma função
f
(
x
,
y
,
z
)
{\displaystyle f(x,y,z)}
grad
(
f
)
=
∇
f
=
∂
f
∂
x
i
+
∂
f
∂
y
j
+
∂
f
∂
z
k
{\displaystyle \operatorname {grad} (f)=\nabla f={\frac {\partial f}{\partial x}}\mathbf {i} +{\frac {\partial f}{\partial y}}\mathbf {j} +{\frac {\partial f}{\partial z}}\mathbf {k} }
onde i , j , k são os vetores de uma Base ortonormal .
O gradiente de um campo tensorial ,
A
{\displaystyle \mathbf {A} }
n é geralmente escrito como:
grad
(
A
)
=
∇
A
{\displaystyle \operatorname {grad} (\mathbf {A} )=\nabla \mathbf {A} }
e é um campo tensorial de ordem n + 1
ψ
{\displaystyle \psi }
grad
(
ψ
)
=
∇
ψ
{\displaystyle \operatorname {grad} (\psi )=\nabla \psi }
é um campo vetorial .
No espaço cartesiano tridimensional, a divergência de uma campo vetorial continuamente diferenciável
F
=
F
x
i
+
F
y
j
+
F
z
k
{\displaystyle \mathbf {F} =F_{x}\mathbf {i} +F_{y}\mathbf {j} +F_{z}\mathbf {k} }
escalar :
div
F
=
∇
⋅
F
=
(
∂
∂
x
,
∂
∂
y
,
∂
∂
z
)
⋅
(
F
x
,
F
y
,
F
z
)
=
∂
F
x
∂
x
+
∂
F
y
∂
y
+
∂
F
z
∂
z
.
{\displaystyle \operatorname {div} \,\mathbf {F} =\nabla \cdot \mathbf {F} =\left({\frac {\partial }{\partial x}},{\frac {\partial }{\partial y}},{\frac {\partial }{\partial z}}\right)\cdot (F_{x},F_{y},F_{z})={\frac {\partial F_{x}}{\partial x}}+{\frac {\partial F_{y}}{\partial y}}+{\frac {\partial F_{z}}{\partial z}}.}
A divergência de um campo tensorial ,
A
{\displaystyle \mathbf {A} }
n , é geralmente escrita como
div
(
A
)
=
∇
⋅
A
{\displaystyle \operatorname {div} (\mathbf {A} )=\nabla \cdot \mathbf {A} }
e é uma contração para um tensor de ordem n − 1
∇
⋅
(
B
⊗
A
^
)
=
A
^
(
∇
⋅
B
)
+
(
B
⋅
∇
)
A
^
{\displaystyle \nabla \cdot (\mathbf {B} \otimes {\hat {\mathbf {A} }})={\hat {\mathbf {A} }}(\nabla \cdot \mathbf {B} )+(\mathbf {B} \cdot \nabla ){\hat {\mathbf {A} }}}
onde
B
⋅
∇
{\displaystyle \mathbf {B} \cdot \nabla }
B
{\displaystyle \mathbf {B} }
∇
⋅
(
a
b
T
)
=
b
(
∇
⋅
a
)
+
(
a
⋅
∇
)
b
.
{\displaystyle \nabla \cdot (\mathbf {a} \mathbf {b} ^{\mathrm {T} })=\mathbf {b} (\nabla \cdot \mathbf {a} )+(\mathbf {a} \cdot \nabla )\mathbf {b} \ .}
Em coordenadas cartesianas , para
F
=
F
x
i
+
F
y
j
+
F
z
k
{\displaystyle \mathbf {F} =F_{x}\mathbf {i} +F_{y}\mathbf {j} +F_{z}\mathbf {k} }
r
o
t
(
F
)
{\displaystyle rot(\mathbf {F} )}
∇
×
F
=
|
i
j
k
∂
∂
x
∂
∂
y
∂
∂
z
F
x
F
y
F
z
|
{\displaystyle \nabla \times \mathbf {F} ={\begin{vmatrix}\mathbf {i} &\mathbf {j} &\mathbf {k} \\{\frac {\partial }{\partial x}}&{\frac {\partial }{\partial y}}&{\frac {\partial }{\partial z}}\\F_{x}&F_{y}&F_{z}\end{vmatrix}}}
∇
×
F
=
(
∂
F
z
∂
y
−
∂
F
y
∂
z
)
i
+
(
∂
F
x
∂
z
−
∂
F
z
∂
x
)
j
+
(
∂
F
y
∂
x
−
∂
F
x
∂
y
)
k
{\displaystyle \nabla \times \mathbf {F} =\left({\frac {\partial F_{z}}{\partial y}}-{\frac {\partial F_{y}}{\partial z}}\right)\mathbf {i} +\left({\frac {\partial F_{x}}{\partial z}}-{\frac {\partial F_{z}}{\partial x}}\right)\mathbf {j} +\left({\frac {\partial F_{y}}{\partial x}}-{\frac {\partial F_{x}}{\partial y}}\right)\mathbf {k} }
onde i , j , and k são os vetores unitários para os eixos x -, y -, e z - , respectivamente.
campo vetorial tridimensional
v
{\displaystyle \mathbf {v} }
∇
×
v
{\displaystyle \nabla \times \mathbf {v} }
ou na Notação de Einstein como:
ε
i
j
k
∂
v
k
∂
x
j
{\displaystyle \varepsilon ^{ijk}{\frac {\partial v_{k}}{\partial x^{j}}}}
onde ε é o Símbolo de Levi-Civita .
Em coordenadas cartesianas, o Laplaciano de uma função
f
(
x
,
y
,
z
)
{\displaystyle f(x,y,z)}
Δ
f
=
∇
2
f
=
(
∇
⋅
∇
)
f
=
∂
2
f
∂
x
2
+
∂
2
f
∂
y
2
+
∂
2
f
∂
z
2
.
{\displaystyle \Delta f=\nabla ^{2}f=(\nabla \cdot \nabla )f={\frac {\partial ^{2}f}{\partial x^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}f}{\partial y^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}f}{\partial z^{2}}}.}
Para um campo tensorial ,
A
{\displaystyle \mathbf {A} }
Δ
A
=
∇
2
A
=
(
∇
⋅
∇
)
A
{\displaystyle \Delta \mathbf {A} =\nabla ^{2}\mathbf {A} =(\nabla \cdot \nabla )\mathbf {A} }
e é um campo tensorial de mesma ordem.
Na Notação de Feynman ,
∇
B
(
A
⋅
B
)
=
A
×
(
∇
×
B
)
+
(
A
⋅
∇
)
B
{\displaystyle \nabla _{\mathbf {B} }\left(\mathbf {A\cdot B} \right)\ =\ \mathbf {A} \times \left(\nabla \times \mathbf {B} \right)\ +\ \left(\mathbf {A} \cdot \nabla \right)\mathbf {B} }
onde a notação ∇B B .[ 1] [ 2]
Uma ideia semelhante mas menos geral é utilizada na álgebra geométrica , onde a notação de sobreponto Hestenes é utilizada.[ 3]
∇
˙
(
A
⋅
B
˙
)
=
A
×
(
∇
×
B
)
+
(
A
⋅
∇
)
B
{\displaystyle {\dot {\nabla }}\left(\mathbf {A} \cdot {\dot {\mathbf {B} }}\right)\ =\ \mathbf {A} \times \left(\nabla \times \mathbf {B} \right)\ +\ \left(\mathbf {A} \cdot \nabla \right)\mathbf {B} }
onde o sobreponto define o escopo da derivada vetorial. O vetor com sobreponto, neste caso B , é diferenciado, enquanto o A , sem ponto, é mantido constante.
Pelo resto deste artigo, a notação subscrita de Feynman será usada onde for apropriado.
∇
(
ψ
+
ϕ
)
=
∇
ψ
+
∇
ϕ
{\displaystyle \nabla (\psi +\phi )=\nabla \psi +\nabla \phi }
∇
⋅
(
A
+
B
)
=
∇
⋅
A
+
∇
⋅
B
{\displaystyle \nabla \cdot (\mathbf {A} +\mathbf {B} )=\nabla \cdot \mathbf {A} +\nabla \cdot \mathbf {B} }
∇
×
(
A
+
B
)
=
∇
×
A
+
∇
×
B
{\displaystyle \nabla \times (\mathbf {A} +\mathbf {B} )=\nabla \times \mathbf {A} +\nabla \times \mathbf {B} }
O gradiente do produto de dois campos escalares
ψ
{\displaystyle \psi }
ϕ
{\displaystyle \phi }
regra do produto no cálculo de variável simples.
∇
(
ψ
ϕ
)
=
ϕ
∇
ψ
+
ψ
∇
ϕ
{\displaystyle \nabla (\psi \,\phi )=\phi \,\nabla \psi +\psi \,\nabla \phi }
∇
⋅
(
ψ
A
)
=
ψ
(
∇
⋅
A
)
+
A
⋅
(
∇
ψ
)
{\displaystyle \nabla \cdot (\psi \mathbf {A} )=\psi \ (\nabla \cdot \mathbf {A} )\ +\ \mathbf {A} \cdot (\nabla \psi )}
∇
×
(
ψ
A
)
=
ψ
(
∇
×
A
)
+
(
∇
ψ
)
×
A
{\displaystyle \nabla \times (\psi \mathbf {A} )=\psi \ (\nabla \times \mathbf {A} )\ +\ (\nabla \psi )\times \mathbf {A} }
∇
(
f
g
)
=
g
∇
f
−
(
∇
g
)
f
g
2
{\displaystyle \nabla \left({\frac {f}{g}}\right)={\frac {g\nabla f-(\nabla g)f}{g^{2}}}}
∇
⋅
(
A
g
)
=
g
∇
⋅
A
−
(
∇
g
)
⋅
A
g
2
{\displaystyle \nabla \cdot \left({\frac {\mathbf {A} }{g}}\right)={\frac {g\nabla \cdot \mathbf {A} -(\nabla g)\cdot \mathbf {A} }{g^{2}}}}
∇
×
(
A
g
)
=
g
∇
×
A
−
(
∇
g
)
×
A
g
2
{\displaystyle \nabla \times \left({\frac {\mathbf {A} }{g}}\right)={\frac {g\nabla \times \mathbf {A} -(\nabla g)\times \mathbf {A} }{g^{2}}}}
∇
(
f
∘
g
)
=
(
f
′
∘
g
)
∇
g
{\displaystyle \nabla (f\circ g)=(f'\circ g)\nabla g}
∇
(
f
∘
A
)
=
(
∇
f
∘
A
)
∇
A
{\displaystyle \nabla (f\circ \mathbf {A} )=(\nabla f\circ \mathbf {A} )\nabla \mathbf {A} }
∇
⋅
(
A
∘
f
)
=
(
A
′
∘
f
)
⋅
∇
f
{\displaystyle \nabla \cdot (\mathbf {A} \circ f)=(\mathbf {A} '\circ f)\cdot \nabla f}
∇
×
(
A
∘
f
)
=
−
(
A
′
∘
f
)
×
∇
f
{\displaystyle \nabla \times (\mathbf {A} \circ f)=-(\mathbf {A} '\circ f)\times \nabla f}
∇
(
A
⋅
B
)
=
J
A
T
B
+
J
B
T
A
=
(
A
⋅
∇
)
B
+
(
B
⋅
∇
)
A
+
A
×
(
∇
×
B
)
+
B
×
(
∇
×
A
)
.
{\displaystyle {\begin{aligned}\nabla (\mathbf {A} \cdot \mathbf {B} )&=\mathbf {J} _{\mathbf {A} }^{\mathrm {T} }\mathbf {B} +\mathbf {J} _{\mathbf {B} }^{\mathrm {T} }\mathbf {A} \\&=(\mathbf {A} \cdot \nabla )\mathbf {B} +(\mathbf {B} \cdot \nabla )\mathbf {A} +\mathbf {A} \times (\nabla \times \mathbf {B} )+\mathbf {B} \times (\nabla \times \mathbf {A} )\ .\end{aligned}}}
onde J A Jacobiano de A
Alternativamente, usando notação subscrita de Feynman,
∇
(
A
⋅
B
)
=
∇
A
(
A
⋅
B
)
+
∇
B
(
A
⋅
B
)
.
{\displaystyle \nabla (\mathbf {A} \cdot \mathbf {B} )=\nabla _{\mathbf {A} }(\mathbf {A} \cdot \mathbf {B} )+\nabla _{\mathbf {B} }(\mathbf {A} \cdot \mathbf {B} )\ .}
Como um caso especial, quando A = B
1
2
∇
(
A
⋅
A
)
=
J
A
T
A
=
(
A
⋅
∇
)
A
+
A
×
(
∇
×
A
)
.
{\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {1}{2}}\nabla \left(\mathbf {A} \cdot \mathbf {A} \right)&=\mathbf {J} _{\mathbf {A} }^{\mathrm {T} }\mathbf {A} \\&=(\mathbf {A} \cdot \nabla )\mathbf {A} +\mathbf {A} \times (\nabla \times \mathbf {A} )\ .\end{aligned}}}
∇
⋅
(
A
×
B
)
=
(
∇
×
A
)
⋅
B
−
A
⋅
(
∇
×
B
)
{\displaystyle \nabla \cdot (\mathbf {A} \times \mathbf {B} )\ =\ (\nabla \times \mathbf {A} )\cdot \mathbf {B} -\mathbf {A} \cdot (\nabla \times \mathbf {B} )}
∇
×
(
A
×
B
)
=
A
(
∇
⋅
B
)
−
B
(
∇
⋅
A
)
+
(
B
⋅
∇
)
A
−
(
A
⋅
∇
)
B
=
(
∇
⋅
B
+
B
⋅
∇
)
A
−
(
∇
⋅
A
+
A
⋅
∇
)
B
=
∇
⋅
(
B
A
T
)
−
∇
⋅
(
A
B
T
)
=
∇
⋅
(
B
A
T
−
A
B
T
)
{\displaystyle {\begin{aligned}\nabla \times (\mathbf {A} \times \mathbf {B} )&\ =\ \mathbf {A} \ (\nabla \cdot \mathbf {B} )-\mathbf {B} \ (\nabla \cdot \mathbf {A} )+(\mathbf {B} \cdot \nabla )\mathbf {A} -(\mathbf {A} \cdot \nabla )\mathbf {B} \\&\ =\ (\nabla \cdot \mathbf {B} +\mathbf {B} \cdot \nabla )\mathbf {A} -(\nabla \cdot \mathbf {A} +\mathbf {A} \cdot \nabla )\mathbf {B} \\&\ =\ \nabla \cdot (\mathbf {B} \mathbf {A} ^{\mathrm {T} })-\nabla \cdot (\mathbf {A} \mathbf {B} ^{\mathrm {T} })\\&\ =\ \nabla \cdot (\mathbf {B} \mathbf {A} ^{\mathrm {T} }-\mathbf {A} \mathbf {B} ^{\mathrm {T} })\end{aligned}}}
O rotacional do gradiente de qualquer Campo escalar contínuo duplamente diferenciável é sempre o vetor nulo .
∇
×
(
∇
ϕ
)
=
0
{\displaystyle \nabla \times (\nabla \phi )=\mathbf {0} }
O divergente do rotacional de qualquer campo vetorial A (cujas componentes são funções que admitem a segunda derivada, sendo a última uma função contínua) é sempre zero:
∇
⋅
(
∇
×
A
)
=
0
{\displaystyle \nabla \cdot (\nabla \times \mathbf {A} )=0}
O Laplaciano de um campo escalar é o divergente do seu gradiente:
∇
2
ψ
=
∇
⋅
(
∇
ψ
)
{\displaystyle \nabla ^{2}\psi =\nabla \cdot (\nabla \psi )}
O resultado é um valor escalar.
∇
×
(
∇
×
A
)
=
∇
(
∇
⋅
A
)
−
∇
2
A
{\displaystyle \nabla \times \left(\nabla \times \mathbf {A} \right)=\nabla (\nabla \cdot \mathbf {A} )-\nabla ^{2}\mathbf {A} }
Aqui,∇2 é o vetor Laplaciano operando no campo vetorial A .
A
+
B
=
B
+
A
{\displaystyle \mathbf {A} +\mathbf {B} =\mathbf {B} +\mathbf {A} }
A
⋅
B
=
B
⋅
A
{\displaystyle \mathbf {A} \cdot \mathbf {B} =\mathbf {B} \cdot \mathbf {A} }
A
×
B
=
−
B
×
A
{\displaystyle \mathbf {A} \times \mathbf {B} =\mathbf {-B} \times \mathbf {A} }
(
A
+
B
)
⋅
C
=
A
⋅
C
+
B
⋅
C
{\displaystyle \left(\mathbf {A} +\mathbf {B} \right)\cdot \mathbf {C} =\mathbf {A} \cdot \mathbf {C} +\mathbf {B} \cdot \mathbf {C} }
(
A
+
B
)
×
C
=
A
×
C
+
B
×
C
{\displaystyle \left(\mathbf {A} +\mathbf {B} \right)\times \mathbf {C} =\mathbf {A} \times \mathbf {C} +\mathbf {B} \times \mathbf {C} }
A
⋅
(
B
×
C
)
=
B
⋅
(
C
×
A
)
=
C
⋅
(
A
×
B
)
{\displaystyle \mathbf {A} \cdot \left(\mathbf {B} \times \mathbf {C} \right)=\mathbf {B} \cdot \left(\mathbf {C} \times \mathbf {A} \right)=\mathbf {C} \cdot \left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)}
Produto triplo )
A
×
(
B
×
C
)
=
(
A
⋅
C
)
B
−
(
A
⋅
B
)
C
{\displaystyle \mathbf {A} \times \left(\mathbf {B} \times \mathbf {C} \right)=\left(\mathbf {A} \cdot \mathbf {C} \right)\mathbf {B} -\left(\mathbf {A} \cdot \mathbf {B} \right)\mathbf {C} }
Produto triplo )
(
A
×
B
)
×
C
=
(
A
⋅
C
)
B
−
(
B
⋅
C
)
A
{\displaystyle \left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)\times \mathbf {C} =\left(\mathbf {A} \cdot \mathbf {C} \right)\mathbf {B} -\left(\mathbf {B} \cdot \mathbf {C} \right)\mathbf {A} }
Produto triplo )
A
×
(
B
×
C
)
=
(
A
×
B
)
×
C
+
B
×
(
A
×
C
)
{\displaystyle \mathbf {A} \times \left(\mathbf {B} \times \mathbf {C} \right)=\left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)\times \mathbf {C} \ +\ \mathbf {B} \times \left(\mathbf {A} \times \mathbf {C} \right)}
Identidade de Jacobi )
A
×
(
B
×
C
)
+
C
×
(
A
×
B
)
+
B
×
(
C
×
A
)
=
0
{\displaystyle \mathbf {A} \times \left(\mathbf {B} \times \mathbf {C} \right)\ +\ \mathbf {C} \times \left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)\ +\ \mathbf {B} \times \left(\mathbf {C} \times \mathbf {A} \right)=0}
Identidade de Jacobi )
(
A
×
B
)
⋅
(
C
×
D
)
=
(
A
⋅
C
)
(
B
⋅
D
)
−
(
B
⋅
C
)
(
A
⋅
D
)
{\displaystyle \left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)\cdot \left(\mathbf {C} \times \mathbf {D} \right)=\left(\mathbf {A} \cdot \mathbf {C} \right)\left(\mathbf {B} \cdot \mathbf {D} \right)-\left(\mathbf {B} \cdot \mathbf {C} \right)\left(\mathbf {A} \cdot \mathbf {D} \right)}
(
A
⋅
(
B
×
C
)
)
D
=
(
A
⋅
D
)
(
B
×
C
)
+
(
B
⋅
D
)
(
C
×
A
)
+
(
C
⋅
D
)
(
A
×
B
)
{\displaystyle \left(\mathbf {A} \cdot \left(\mathbf {B} \times \mathbf {C} \right)\right)\mathbf {D} =\left(\mathbf {A} \cdot \mathbf {D} \right)\left(\mathbf {B} \times \mathbf {C} \right)+\left(\mathbf {B} \cdot \mathbf {D} \right)\left(\mathbf {C} \times \mathbf {A} \right)+\left(\mathbf {C} \cdot \mathbf {D} \right)\left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)}
(
A
×
B
)
×
(
C
×
D
)
=
(
A
⋅
(
B
×
D
)
)
C
−
(
A
⋅
(
B
×
C
)
)
D
{\displaystyle \left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)\times \left(\mathbf {C} \times \mathbf {D} \right)=\left(\mathbf {A} \cdot \left(\mathbf {B} \times \mathbf {D} \right)\right)\mathbf {C} -\left(\mathbf {A} \cdot \left(\mathbf {B} \times \mathbf {C} \right)\right)\mathbf {D} }
∇
(
ψ
+
ϕ
)
=
∇
ψ
+
∇
ϕ
{\displaystyle \nabla (\psi +\phi )=\nabla \psi +\nabla \phi }
∇
(
ψ
ϕ
)
=
ϕ
∇
ψ
+
ψ
∇
ϕ
{\displaystyle \nabla (\psi \,\phi )=\phi \,\nabla \psi +\psi \,\nabla \phi }
∇
(
A
⋅
B
)
=
(
A
⋅
∇
)
B
+
(
B
⋅
∇
)
A
+
A
×
(
∇
×
B
)
+
B
×
(
∇
×
A
)
{\displaystyle \nabla \left(\mathbf {A} \cdot \mathbf {B} \right)=\left(\mathbf {A} \cdot \nabla \right)\mathbf {B} +\left(\mathbf {B} \cdot \nabla \right)\mathbf {A} +\mathbf {A} \times \left(\nabla \times \mathbf {B} \right)+\mathbf {B} \times \left(\nabla \times \mathbf {A} \right)}
∇
⋅
(
A
+
B
)
=
∇
⋅
A
+
∇
⋅
B
{\displaystyle \nabla \cdot (\mathbf {A} +\mathbf {B} )\ =\ \nabla \cdot \mathbf {A} \,+\,\nabla \cdot \mathbf {B} }
∇
⋅
(
ψ
A
)
=
ψ
∇
⋅
A
+
A
⋅
∇
ψ
{\displaystyle \nabla \cdot \left(\psi \mathbf {A} \right)\ =\ \psi \,\nabla \cdot \mathbf {A} \,+\,\mathbf {A} \cdot \nabla \psi }
∇
⋅
(
A
×
B
)
=
B
⋅
(
∇
×
A
)
−
A
⋅
(
∇
×
B
)
{\displaystyle \nabla \cdot \left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)\ =\ \mathbf {B} \cdot (\nabla \times \mathbf {A} )\,-\,\mathbf {A} \cdot (\nabla \times \mathbf {B} )}
∇
×
(
A
+
B
)
=
∇
×
A
+
∇
×
B
{\displaystyle \nabla \times (\mathbf {A} +\mathbf {B} )\ =\ \nabla \times \mathbf {A} \,+\,\nabla \times \mathbf {B} }
∇
×
(
ψ
A
)
=
ψ
∇
×
A
+
∇
ψ
×
A
{\displaystyle \nabla \times \left(\psi \mathbf {A} \right)\ =\ \psi \,\nabla \times \mathbf {A} \,+\,\nabla \psi \times \mathbf {A} }
∇
×
(
A
×
B
)
=
A
(
∇
⋅
B
)
−
B
(
∇
⋅
A
)
+
(
B
⋅
∇
)
A
−
(
A
⋅
∇
)
B
{\displaystyle \nabla \times \left(\mathbf {A} \times \mathbf {B} \right)\ =\ \mathbf {A} \left(\nabla \cdot \mathbf {B} \right)\,-\,\mathbf {B} \left(\nabla \cdot \mathbf {A} \right)\,+\,\left(\mathbf {B} \cdot \nabla \right)\mathbf {A} \,-\,\left(\mathbf {A} \cdot \nabla \right)\mathbf {B} }
DCG chart: Um mapa demonstrando todas as regras pertinentes as segundas derivações. D, C, G, L e CC representam, respectivamente, divergente, rotacional, gradiente, Laplaciano e rotacional do rotacional. As setas indicam a existência de segundas derivações. O círculo azul no centro representa o rotacional do rotacional, enquanto os outros dois círculo vermelhos tracejados significam que divergente do divergente e gradiente do gradiente não existem.
∇
⋅
(
∇
×
A
)
=
0
{\displaystyle \nabla \cdot (\nabla \times \mathbf {A} )=0}
∇
×
(
∇
ψ
)
=
0
{\displaystyle \nabla \times (\nabla \psi )=\mathbf {0} }
∇
⋅
(
∇
ψ
)
=
∇
2
ψ
{\displaystyle \nabla \cdot (\nabla \psi )=\nabla ^{2}\psi }
Laplaciano escalar )
∇
(
∇
⋅
A
)
−
∇
×
(
∇
×
A
)
=
∇
2
A
{\displaystyle \nabla \left(\nabla \cdot \mathbf {A} \right)-\nabla \times \left(\nabla \times \mathbf {A} \right)=\nabla ^{2}\mathbf {A} }
Laplaciano vetorial )
∇
⋅
(
ϕ
∇
ψ
)
=
ϕ
∇
2
ψ
+
∇
ϕ
⋅
∇
ψ
{\displaystyle \nabla \cdot (\phi \nabla \psi )=\phi \nabla ^{2}\psi +\nabla \phi \cdot \nabla \psi }
ψ
∇
2
ϕ
−
ϕ
∇
2
ψ
=
∇
⋅
(
ψ
∇
ϕ
−
ϕ
∇
ψ
)
{\displaystyle \psi \nabla ^{2}\phi -\phi \nabla ^{2}\psi =\nabla \cdot \left(\psi \nabla \phi -\phi \nabla \psi \right)}
∇
2
(
ϕ
ψ
)
=
ϕ
∇
2
ψ
+
2
∇
ϕ
⋅
∇
ψ
+
ψ
∇
2
ϕ
{\displaystyle \nabla ^{2}(\phi \psi )=\phi \nabla ^{2}\psi +2\nabla \phi \cdot \nabla \psi +\psi \nabla ^{2}\phi }
∇
2
(
ψ
A
)
=
A
∇
2
ψ
+
2
(
∇
ψ
⋅
∇
)
A
+
ψ
∇
2
A
{\displaystyle \nabla ^{2}(\psi \mathbf {A} )=\mathbf {A} \nabla ^{2}\psi +2(\nabla \psi \cdot \nabla )\mathbf {A} +\psi \nabla ^{2}\mathbf {A} }
∇
2
(
A
⋅
B
)
=
A
⋅
∇
2
B
−
B
⋅
∇
2
A
+
2
∇
⋅
(
(
B
⋅
∇
)
A
+
B
×
∇
×
A
)
{\displaystyle \nabla ^{2}(\mathbf {A} \cdot \mathbf {B} )=\mathbf {A} \cdot \nabla ^{2}\mathbf {B} -\mathbf {B} \cdot \nabla ^{2}\mathbf {A} +2\nabla \cdot ((\mathbf {B} \cdot \nabla )\mathbf {A} +\mathbf {B} \times \nabla \times \mathbf {A} )}
Identidade vetorial de Green )
∇
2
(
∇
ψ
)
=
∇
(
∇
⋅
(
∇
ψ
)
)
=
∇
(
∇
2
ψ
)
{\displaystyle \nabla ^{2}(\nabla \psi )=\nabla (\nabla \cdot (\nabla \psi ))=\nabla (\nabla ^{2}\psi )}
∇
2
(
∇
⋅
A
)
=
∇
⋅
(
∇
(
∇
⋅
A
)
)
=
∇
⋅
(
∇
2
A
)
{\displaystyle \nabla ^{2}(\nabla \cdot \mathbf {A} )=\nabla \cdot (\nabla (\nabla \cdot \mathbf {A} ))=\nabla \cdot (\nabla ^{2}\mathbf {A} )}
∇
2
(
∇
×
A
)
=
−
∇
×
(
∇
×
(
∇
×
A
)
)
=
∇
×
(
∇
2
A
)
{\displaystyle \nabla ^{2}(\nabla \times \mathbf {A} )=-\nabla \times (\nabla \times (\nabla \times \mathbf {A} ))=\nabla \times (\nabla ^{2}\mathbf {A} )}
Abaixo, o símbolo ∂ significa "contorno de ".
Nos teoremas de integral de superfície-volume, V denota o volume tridimensional correspondente ao contorno bidimensional S = ∂V (uma superfície fechada):
∫
∫
∂
V
◯
{\displaystyle \int \!\!\!\!\int _{\partial V}\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\;\;\;\bigcirc \,\,}
A
⋅
d
S
=
∭
V
(
∇
⋅
A
)
d
V
{\displaystyle \mathbf {A} \cdot d\mathbf {S} =\iiint _{V}\left(\nabla \cdot \mathbf {A} \right)dV}
Teorema da divergência )
∫
∫
∂
V
◯
{\displaystyle \int \!\!\!\!\int _{\partial V}\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\;\;\;\bigcirc \,\,}
ψ
d
S
=
∭
V
∇
ψ
d
V
{\displaystyle \psi d\mathbf {S} =\iiint _{V}\nabla \psi \,dV}
∫
∫
∂
V
◯
{\displaystyle \int \!\!\!\!\int _{\partial V}\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\;\;\;\bigcirc \,\,}
(
n
^
×
A
)
d
S
=
∭
V
(
∇
×
A
)
d
V
{\displaystyle \left({\hat {\mathbf {n} }}\times \mathbf {A} \right)dS=\iiint _{V}\left(\nabla \times \mathbf {A} \right)dV}
∫
∫
∂
V
◯
{\displaystyle \int \!\!\!\!\int _{\partial V}\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\;\;\;\bigcirc \,\,}
ψ
(
∇
φ
⋅
n
^
)
d
S
=
∭
V
(
ψ
∇
2
φ
+
∇
φ
⋅
∇
ψ
)
d
V
{\displaystyle \psi \left(\nabla \varphi \cdot {\hat {\mathbf {n} }}\right)dS=\iiint _{V}\left(\psi \nabla ^{2}\varphi +\nabla \varphi \cdot \nabla \psi \right)dV}
Primeira Identidade de Green )
∫
∫
∂
V
◯
{\displaystyle \int \!\!\!\!\int _{\partial V}\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\;\;\;\bigcirc \,\,}
[
(
ψ
∇
φ
−
φ
∇
ψ
)
⋅
n
^
]
d
S
=
G
{\displaystyle \left[\left(\psi \nabla \varphi -\varphi \nabla \psi \right)\cdot {\hat {\mathbf {n} }}\right]dS=G}
G
=
∫
∫
∂
V
◯
{\displaystyle G=\int \!\!\!\!\int _{\partial V}\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\;\;\;\bigcirc \,\,}
[
ψ
∂
φ
∂
n
−
φ
∂
ψ
∂
n
]
d
S
{\displaystyle \left[\psi {\frac {\partial \varphi }{\partial n}}-\varphi {\frac {\partial \psi }{\partial n}}\right]dS}
=
∭
V
(
ψ
∇
2
φ
−
φ
∇
2
ψ
)
d
V
{\displaystyle \displaystyle =\iiint _{V}\left(\psi \nabla ^{2}\varphi -\varphi \nabla ^{2}\psi \right)dV}
Segunda Identidade de Green )
Nos teoremas de integral de curva-superfície a seguir S denta uma superfície bidimensional aberta com contorno correspondente C = ∂S (uma curva fechada):
∮
∂
S
A
⋅
d
ℓ
=
∬
S
(
∇
×
A
)
⋅
d
s
{\displaystyle \oint _{\partial S}\mathbf {A} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\iint _{S}\left(\nabla \times \mathbf {A} \right)\cdot d\mathbf {s} }
(Teorema de Stokes )
∮
∂
S
ψ
d
ℓ
=
∬
S
(
n
^
×
∇
ψ
)
d
S
{\displaystyle \oint _{\partial S}\psi d{\boldsymbol {\ell }}=\iint _{S}\left({\hat {\mathbf {n} }}\times \nabla \psi \right)dS}
Integração ao redor de uma curva fechada no sentido horário é o negativo da mesma integral de linha no sentido anti-horário, o que é análogo a mudar a inverter os limites em uma integral definida .
Balanis, Constantine A. Advanced Engineering Electromagnetics . [S.l.: s.n.] ISBN 0-471-62194-3 Schey, H. M. (1997). Div Grad Curl and all that: An informal text on vector calculus . [S.l.]: W. W. Norton & Company. ISBN 0-393-96997-5 Griffiths, David J. (1999). Introduction to Electrodynamics . [S.l.]: Prentice Hall. ISBN 0-13-805326-X
Ver artigo principal: Gradiente
![{\displaystyle \left[\left(\psi \nabla \varphi -\varphi \nabla \psi \right)\cdot {\hat {\mathbf {n} }}\right]dS=G}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/500ef213c395253a3aac132036645a686a55fc3c)
![{\displaystyle \left[\psi {\frac {\partial \varphi }{\partial n}}-\varphi {\frac {\partial \psi }{\partial n}}\right]dS}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6d09e9241f712c4ab4f74dba58c6cddabd74710f)
[physics.class-ph]
