Math Problem Statement

jika vektor A=x^2zi+yz^3j-3xyk vektor B=y^2i-yzj+2xk dan phi=2x^2+yz tentukan (∇phi.A)xB

Solution

Untuk menyelesaikan soal ini, kita perlu menghitung (ϕA)×B(\nabla \phi \cdot \mathbf{A}) \times \mathbf{B}. Mari kita lakukan langkah-langkahnya.

Langkah 1: Hitung Gradien ϕ\nabla \phi

Fungsi ϕ\phi diberikan sebagai: ϕ=2x2+yz\phi = 2x^2 + yz

Gradien ϕ\nabla \phi dihitung sebagai: ϕ=(ϕx,ϕy,ϕz)\nabla \phi = \left( \frac{\partial \phi}{\partial x}, \frac{\partial \phi}{\partial y}, \frac{\partial \phi}{\partial z} \right)

Menghitung setiap komponen:

  • ϕx=4x\frac{\partial \phi}{\partial x} = 4x
  • ϕy=z\frac{\partial \phi}{\partial y} = z
  • ϕz=y\frac{\partial \phi}{\partial z} = y

Maka, ϕ=4xi+zj+yk\nabla \phi = 4x \mathbf{i} + z \mathbf{j} + y \mathbf{k}

Langkah 2: Hitung ϕA\nabla \phi \cdot \mathbf{A}

Vektor A\mathbf{A} adalah: A=x2zi+yz3j3xyk\mathbf{A} = x^2 z \mathbf{i} + y z^3 \mathbf{j} - 3xy \mathbf{k}

Maka, dot product ϕA\nabla \phi \cdot \mathbf{A} adalah: ϕA=(4x)(x2z)+(z)(yz3)+(y)(3xy)\nabla \phi \cdot \mathbf{A} = (4x)(x^2 z) + (z)(y z^3) + (y)(-3xy) =4x3z+yz43xy2= 4x^3 z + yz^4 - 3xy^2

Langkah 3: Hitung (ϕA)1(\nabla \phi \cdot \mathbf{A}) \mathbf{1}

Kita mendapatkan ϕA\nabla \phi \cdot \mathbf{A} sebagai skalar. Jadi kita bisa menyebutnya: S=4x3z+yz43xy2S = 4x^3 z + yz^4 - 3xy^2

Langkah 4: Hitung (S1)×B(S \mathbf{1}) \times \mathbf{B}

Vektor B\mathbf{B} adalah: B=y2iyzj+2xk\mathbf{B} = y^2 \mathbf{i} - yz \mathbf{j} + 2x \mathbf{k}

Jadi kita akan menghitung: S1=(S,0,0)=(4x3z+yz43xy2,0,0)S \mathbf{1} = (S, 0, 0) = (4x^3 z + yz^4 - 3xy^2, 0, 0)

Kemudian, kita hitung cross product:

\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ 4x^3 z + yz^4 - 3xy^2 & 0 & 0 \\ y^2 & -yz & 2x \end{vmatrix}$$ ### Langkah 5: Hitung Determinan Determinant: $$= \mathbf{i} \begin{vmatrix} 0 & 0 \\ -yz & 2x \end{vmatrix} - \mathbf{j} \begin{vmatrix} 4x^3 z + yz^4 - 3xy^2 & 0 \\ y^2 & 2x \end{vmatrix} + \mathbf{k} \begin{vmatrix} 4x^3 z + yz^4 - 3xy^2 & 0 \\ y^2 & -yz \end{vmatrix}$$ Dari sini kita dapatkan: $$= \mathbf{i} (0) - \mathbf{j} \left( (4x^3 z + yz^4 - 3xy^2)(2x) \right) + \mathbf{k} \left( (4x^3 z + yz^4 - 3xy^2)(-yz) \right)$$ $$= -\mathbf{j} \left( 2x(4x^3 z + yz^4 - 3xy^2) \right) + \mathbf{k} \left( -yz(4x^3 z + yz^4 - 3xy^2) \right)$$ ### Hasil Akhir Jadi, hasil dari $$(\nabla \phi \cdot \mathbf{A}) \times \mathbf{B}$$ adalah: $$-\mathbf{j} \left( 2x(4x^3 z + yz^4 - 3xy^2) \right) + \mathbf{k} \left( -yz(4x^3 z + yz^4 - 3xy^2) \right)$$ Apakah Anda ingin detail lebih lanjut tentang langkah-langkah ini atau memiliki pertanyaan lain? Berikut beberapa pertanyaan tambahan yang mungkin menarik: 1. Apa peran setiap komponen dalam vektor dalam konteks fisika? 2. Bagaimana gradien mempengaruhi arah dan besar vektor? 3. Apakah ada aplikasi praktis untuk operasi ini dalam teknik atau fisika? 4. Bagaimana cara memvisualisasikan vektor hasil? 5. Apa yang terjadi jika kita mengganti fungsi $$\phi$$ dengan fungsi lain? **Tip:** Selalu periksa unit dan dimensi ketika bekerja dengan vektor dalam aplikasi fisika!

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Vector Calculus
Gradient
Cross Product

Formulas

∇φ = (∂φ/∂x, ∂φ/∂y, ∂φ/∂z)
A · B = |A||B|cos(θ)
(A × B) = |A||B|sin(θ)

Theorems

Product Rule
Cross Product Properties

Suitable Grade Level

Grades 11-12