当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第一章 多元函数微分学 > 第六节 映射及其微分 > 映射的导数、微分、雅克比矩阵
我们已经知道了什么叫映射
接下来我们看一下
映射的导数和微分它的定义
映射的导数和映射的微分
我们是借助于多元函数的导数
和微分来定义的
我们设y向量是x向量的这个向量值函数
它的分量函数分别是
y1 y2 ym是x1 x2到xn的m个n元函数
那么我们这个映射的
关于第k个自变量的偏导数
就定义成它的每一个分量函数
关于xk的偏导数构成的一个m维向量
我们这个映射它的全微分
我们就定义这个映射的全微分
是它的每一个分量函数的全微分
作分量构成的一个m维向量
我们根据这个映射的微分
以及我们前面得到的
多元函数全微分的计算公式
我们知道这个向量值函数
它的微分 它的计算是这样子的
也就是说我们dy应该就等于
第一个n元函数它的全微分
那么根据全微分计算公式
也就是偏y1 偏x1 dx1
加上一个偏y1 偏x2 dx2
一直加到偏y1 偏xn dxn
这就是第一个分量的全微分
类似的 我们可以写出第二个分量全微分
第三个分量全微分
最后一个分量的全微分
是偏ym 偏x1乘上dx1
加上偏ym 偏x2 乘上dx2
一直加到偏ym 偏xn 乘上 dxn
这样 我们就把这个全微分的每一个分量
都用它的分量值函数表示出来了
然后我们根据矩阵与向量的乘法运算
我们可以把 这个分量形式表示成
矩阵和向量的乘积形式
这个矩阵也就是偏y1 偏x1 偏y1 偏x2
一直到偏y1 偏xm
这是第一行
第二行自然应该就是
偏y2 偏x1 偏y2 偏x2
一直到 偏y2 偏xn
最后一行也就是偏ym 偏x1 偏ym 偏x2
一直到 偏ym 偏xn
最后乘上的 真的是一个dx1 dx2 dxn
也就是 前面这个矩阵
应该是一个m行n列的矩阵
而后面我们乘的自然就是一个n维列向量
这实际就是这个向量值函数
或者是映射的全微分计算公式
在这儿我们用这个
分量函数得到了一个矩阵
我们这个矩阵给它一个名字
这实际就是所谓的映射的Jacobi矩阵
也就是说
我们设y向量是x向量的这个向量值函数
是一个从Rn空间到Rm空间的映射
它的分量函数分别用y1 y2 ym
是x1到xn的m个n元函数
我们就称这一个m行n列的矩阵
这个矩阵的第一行是第一个分量函数
它的所有偏导数构成的
第二行是这个映射的第二个分量函数
关于自变量的偏导数构成的第二行
第m行自然是这个映射的第m个分量函数
关于x1 x2到xn的偏导数构成的第m行
也就是说 我们称这个m行n列矩阵
是这个映射的Jacobi矩阵
我们用记号大写的J来表示
或者是说我们为了体现这个矩阵
它的元素的运算情况
可以用偏y1 y2 ym作分子
底下是一个偏x1 x2 xn作分母
也就是用这个记号来表示
我们从映射的Jacobi矩阵的定义出发
实际我们回忆一下
如果我们现在这个映射
就是一个R1到R1中的映射
实际上我们碰到的就是一个一元函数
我们知道对一元函数来说
它的Jacobi矩阵实际上就是它的导数
因为它是个一行一列的矩阵
如果我们碰到的映射
是一个从Rn到R1中的映射
实际上也就是说
我们碰到的是一个n元函数
这时候它的映射就是我们前面说过的
这个n元函数的梯度向量
也就是这个函数它的梯度向量
那根据我们一元函数微分计算公式
和多元函数的全微分计算公式
在几何上我们刚才介绍的就是
这个映射的全微分的计算公式
我们会发现对所有的这些映射
它的全微分与这个Jacobi矩阵之间
我们都可以得到这个统一的表达式
也就是dy应该就等于它的Jacobi矩阵
再乘上自变量 它的全微分
这个形式对Rn到Rm空间中的映射
无论这个n m取什么值 都是成立的
所以有了Jacobi矩阵之后
我们就把微分计算问题
统一到一个表达式上来
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
--二重极限的定义
--二重极限的例题
--二次极限的定义
-第一章 多元函数微分学--第一节练习题
-第二节 多元函数的偏导数
--偏导数的概念
--偏导数的几何意义
--高阶偏导数的概念
-第一章 多元函数微分学--第二节练习题
-第三节 多元函数的全微分
--全微分的概念
--可微的必要条件
--可微的充分条件
--可微的充要条件
--多元函数的原函数
-第一章 多元函数微分学--第三节练习题
-第四节 多元函数的微分法
--隐函数存在定理
--隐函数组求导法
-第一章 多元函数微分学--第四节练习题
-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量
--方向导数的概念
--方向导数的计算
-第一章 多元函数微分学--第五节练习题
-第六节 映射及其微分
--复合映射的微分法
-第一章 多元函数微分学--第六节练习题
-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)
-第一章 多元函数微分学--第七节练习题
-第一节 多元函数微分学的几何应用
-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题
-第二节 多元函数的极值
--极值点的判别法
--极值问题举例
-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题
-第三节 多元函数的条件极值
--条件极值问题举例
--最小二乘法
-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题
-第一节 二重积分的概念和性质
--二重重积分引入
--二重积分定义
--二重积分性质
-第二节 二重积分的计算
-第三章重积分--第二节练习题
-第三节 极坐标系及一般坐标系
--极坐标系
--一般坐标系
-第三章重积分--第三节练习题
-第四节 三重积分
--三重积分的引入
--三重积分的定义
--三重积分的性质
--直角坐标系
--空间坐标变换
--空间柱坐标系
--球坐标系
--球坐标系例题
-第三章重积分--第四节 练习题
-第五节 第一类曲线积分
-第三章重积分--第五节 练习题
-第六节 第一类曲面积分
-第三章重积分--第六节 练习题
-第七节 含参变量积分
--含参定积分的定义
--含参积分的连续性
--含参积分的导数
--含参积分的例题
-- 广义含参积分的一致收敛性
-第三章重积分--第七节 练习题
-第一节 第二类曲线积分
-第四章 向量分析--第一节 练习题
-第二节 Green公式及其应用
-第四章 向量分析--第二节 练习题
-第三节 第二类曲面积分
--曲面的定向
-第四章 向量分析--第三节 练习题
-第四节 Gauss公式与Stokes公式
--Gauss公式
-第四章 向量分析--第四节 练习题
-第五节 无源场,保守场与调和场
--平面保守场
--势函数及其计算
--空间保守场
--常见的场
-第四章 向量分析--第五节 练习题
-第一节 微分方程的基本概念
--微分方程概念举例
-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)
--变量分离方程
--齐次型方程
-第五章 常微分方程--第二节 练习题
-第三节 高阶线性微分方程解的结构
-第五章 常微分方程--第三节 练习题
-第四节 高阶线性常系数微分方程
--欧拉方程
--欧拉方程举例
-第五章 常微分方程--第四节 练习题