Enunciado

Determine (a) o rotacional e (b) o divergente dos campos vetoriais.

F → x , y , z = x y e z   i ^ + y z e x   k ^

Passo 1

E aii, galera, tudo certo?

Essa questão deu pra gente um campo vetorial e pediu o rotacional.

Se nosso campo é F → x , y , z = P   i ^ + Q   j ^ + R   k ^ , o rotacional é calculado assim:

rot ⁡ F → = ∂ R ∂ y - ∂ Q ∂ z i ^ + ∂ P ∂ z - ∂ R ∂ x j ^ + ∂ Q ∂ x - ∂ P ∂ y k ^

No caso dessa questão, o campo é

F → x , y , z = x y e z   i ^ + y z e x   k ^

Então

P = x y e z

Q = 0

R = y z e x

Agora vamos calcular essas derivadas parciais e encontrar qual o rotacional!

Passo 2

Começando com a componente i ^ :

∂ R ∂ y - ∂ Q ∂ z

Derivando R em função de y , com x , z constantes:

∂ R ∂ y = ∂ y z e x ∂ y = z e x

E já que Q = 0 ,

∂ Q ∂ z = 0

Então:

∂ R ∂ y - ∂ Q ∂ z = z e x

Passo 3

Para a segunda componente:

∂ P ∂ z - ∂ R ∂ x

Vamos derivar P em função de z , considerando x e y como constantes:

∂ P ∂ z = ∂ x y e z ∂ z = x y e z

Agora derivando R em função de x , com y e z constantes:

∂ R ∂ x = ∂ y z e x ∂ x = y z e x

E:

∂ P ∂ z - ∂ R ∂ x =   x y e z -   y z e x

Passo 4

E a última coordenada:

∂ Q ∂ x - ∂ P ∂ y

Como Q = 0 ,

∂ Q ∂ x = 0

E derivamos P em função de y , mantendo x e z constantes:

∂ P ∂ y = ∂ x y e z ∂ y = x e z

Então:

∂ Q ∂ x - ∂ P ∂ y = - x e z

Passo 5

Voltando pra fórmula do campo rotacional:

rot ⁡ F → = ∂ R ∂ y - ∂ Q ∂ z i ^ + ∂ P ∂ z - ∂ R ∂ x j ^ + ∂ Q ∂ x - ∂ P ∂ y k ^

rot ⁡ F → = z e x i ^ + x y e z - y z e x j ^ - x e z k ^

Resposta

rot ⁡ F → = z e x i ^ + x y e z - y z e x j ^ - x e z k ^

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