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II. Differentialoperationen.
Um uns die Bedeutung von (57) klar zu machen, nehmen
wir als Volumen V einen Zylinder, dessen Erzeugende parallel
der Richtung von Z im Punkte P ist. Die Grund- und End
fläche mögen senkrecht zu dieser Richtung sein (Fig. 11). Da Z
bei der Integration als konstant zu betrachten ist, so wird für die
Mantelfläche Zdf = 0 sein.
Für die Grundfläche, welche durch P geht, ist
'U Zdf-ß = — \Z\df-ß
)df
und für die Endfläche wegen (33)
Zdf-ß' - Z\df(ß -f dß).
w
Mg 11.
Die Summe ergibt das gesuchte Oberflächenintegral.
Teilen wir es durch das Volumen V = dfda, wo da
den Betrag eines Linienelements in der Richtung des Vektors Z
im Punkte P bedeutet, so wird:
diB
(59)
(av)<i = a
da
d. h. der Ausdruck (57) ist nichts anderes als die auf die Längen
einheit bezogene Änderung von ß in derjenigen Richtung, die
dem Vektor Z im Punkte P entspricht, multipliziert mit dem
Betrag, den Z im Punkte P annimrat.
Hierdurch erscheint die eingeführfe Benennung „vektorieller
Differentialquotient“ vollkommen berechtigt. Zugleich ist durch (59)
die im Anfang von Nr. 8 gesuchte Beziehung bestimmt.
Wir wollen jetzt den Ausdruck
fdfZ ■ ß
(60) V Z ■ ß — lim
V—0
bestimmen. Da hier Z hinter dem Operator V steht, so ist es bei
der Integration als variabel zu betrachten. Bezeichnen wir durch Z t
und ß x die Werte von Z und ß für einen festen Punkt inner
halb V, so erhalten wir, mit Rücksicht auf (52), analog (53), unter
Vernachlässigung kleiner Größen höherer Ordnung:
fdfZ-ß x