Calcul tensoriel/Espace euclidien/Coordonnées sphériques/Divergence

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En coordonnées sphériques, la racine carrée du déterminant du tenseur métrique vaut r \; \sin \theta et la divergence d'un champ de vecteurs s'écrit (\nabla \cdot \mathbf{v})^i = \frac{1}{r^2 \sin\theta} \partial_i \left(r^2 \sin\theta \; v^i\right).

Dans la base naturelle, on a

\begin{matrix} \mathbf{v} &=& v^r \mathbf{e}_r &+& v^\theta \mathbf{e}_\theta &+& v^\phi \mathbf{e}_\phi \\ \nabla \cdot \mathbf{v} &=& \left(\frac{2}{r} + \frac{\partial}{\partial r}\right) v^r &+& \left(\frac{1}{\tan\theta} + \frac{\partial}{\partial \theta}\right) v^\theta &+& \frac{\partial}{\partial \phi} v^\phi \end{matrix}

et donc dans la base orthonormée \left(\mathbf{e}_r, \frac{\mathbf{e}_{\theta}}{r}, \frac{\mathbf{e}_{\phi}}{r \sin\theta}\right) :

\begin{matrix} \mathbf{v} &=& v^r \mathbf{e}_r &+& \left\{ r v^\theta \right\} \left\{ \frac{\mathbf{e}_\theta}{r} \right\} &+& \left\{ r \sin\theta \; v^\phi \right\} \left\{ \frac{\mathbf{e}_\phi}{r \sin\theta} \right\}\\ \nabla \cdot \mathbf{v} &=& \left(\frac{2}{r} + \frac{\partial}{\partial r}\right) v^r &+& \left( \frac{1}{r \tan \theta} + \frac{1}{r} \frac{\partial}{\partial \theta} \right) \left\{r v^\theta\right\} &+& \frac{1}{r \sin\theta}\frac{\partial}{\partial \phi} \left\{ {r \sin\theta \; v^\phi} \right\} \end{matrix}

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