[忘記高數]Jacobi矩陣與Jacobi行列式


更新:5 JUN 2016

【向量值函數】\(Y=\textbf{f}(X): \Omega\subset\mathbb{R}^n\rightarrow\mathbb{R}^m\)

可以看作m個分量函數

\(y_1=f_1(x_1,x_2,\cdots,x_n)\)

\(y_2=f_2(x_1,x_2,\cdots,x_n)\)

……

\(y_m=f_m(x_1,x_2,\cdots,x_n)\)

 

【Jacobi矩陣】

\(J\textbf{f}(X)=\begin{bmatrix} \dfrac{\partial f_1}{\partial x_1} & \dfrac{\partial f_1}{\partial x_2} & \cdots &\dfrac{\partial f_1}{\partial x_n} \\ \dfrac{\partial f_2}{\partial x_1} & \dfrac{\partial f_2}{\partial x_2} &\cdots& \dfrac{\partial f_2}{\partial x_n} \\ \vdots& & & \vdots \\ \dfrac{\partial f_m}{\partial x_1} &\dfrac{\partial f_m}{\partial x_2} & \cdots &\dfrac{\partial f_m}{\partial x_n}  \end{bmatrix} \)   記作  \(J\textbf{f}(X)=\dfrac{\partial(f_1,f_2,\cdots,f_m)}{\partial(x_1,x_2,\cdots,x_n)}\)

每行中自變量的下標遞增;每列中分量函數的下標遞增。是一個m行n列\(m\times n\)的矩陣。

Jacobi矩陣中每一行看作一個n維向量的話,是該行分量函數的梯度函數。

Jacobi矩陣是向量值函數\(f\)在\(X\)點的導數:\(\Delta Y=\textbf{f}(X_0+\Delta X)-\textbf{f}(X_0)=A\Delta X+\textbf{o}(\Delta X),\qquad A=J\textbf{f}(X_0)\)

 

【Jacobi行列式】

若向量值函數\(m=n\),則其Jacobi矩陣的行列式為Jacobi行列式,記作\(\dfrac{D(f_1,f_2,\cdots,f_m)}{D(x_1,x_2,\cdots,x_n)}\)

如果連續可微函數f在P點的Jacobi行列式不是零,那么它在該點附近具有反函數。


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