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映射的导数、微分、雅克比矩阵

下一节:复合映射的微分法

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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

微积分——多元函数与重积分课程列表:

第一章 多元函数微分学

-第一节 多元连续函数

--向量的内积与长度-1

--向量的内积与长度-2

--R^n中的点列的收敛性

--内点、外点、边界点-1

--内点、外点、边界点-2

--开集、闭集、区域

--多元函数的有关概念

--二重极限的定义

--二重极限的例题

--二次极限的定义

--连续与一致连续的定义

--连续函数的性质-1

--连续函数的性质-2

--连续函数的性质-3

-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

--混和偏导数与求导顺序无关的条件

-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

--复合函数微分法之一

--复合函数微分法之二

--复合函数求导数(举例)

--隐函数存在定理

--隐函数求导法(举例)

--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

--梯度向量的概念与计算

-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

--映射与连续映射的概念

--映射的导数、微分、雅克比矩阵

--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)

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式-2

--二元函数带有Lagrange型余项的泰勒公式

-第一章 多元函数微分学--第七节练习题

第二章 多元函数微分学应用

-第一节 多元函数微分学的几何应用

--空间曲线的切线与法平面(之一)

--空间曲线的切线与法平面(之二)

--空间曲线的切线与法平面问题举例

--曲面的切平面与法线(之一)

--曲面的切平面与法线(之二)

--曲面的切平面与法线(之三)

--曲面的切平面与法线问题举例

-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

--极值点的概念和必要条件

--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

--二元函数条件极值问题的提法

--三元函数条件极值问题的提法(之一)

--三元函数条件极值问题的提法(之二)

--条件极值问题的直接解法

--条件极值问题的Lagrange解法

--条件极值问题举例

--多元函数在有界闭域上的最值

--最小二乘法

-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题

第三章重积分

-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

--关于二重积分性质的例题

-第二节 二重积分的计算

--二重积分的计算:直角坐标系(1)

--二重积分的计算:直角坐标系(2)

--二重积分的计算:直角坐标系(3)

-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

--二重积分的一般坐标变换公式

--二重积分的计算:极坐标系

--二重积分的计算:极坐标系例题

--二重积分的计算:一般坐标系例题

-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

--三重积分的计算:例题(1)

--三重积分的计算:例题(2)

--空间坐标变换

--空间柱坐标系

--空间柱坐标系例题(1)

--空间柱坐标系例题(2)

--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

--第一类曲线积分的引入

--第一类曲线积分的定义

--第一类曲线积分的性质

--第一类曲线积分的计算公式

--第一类曲线积分的计算例题

-第三章重积分--第五节 练习题

-第六节 第一类曲面积分

--第一类曲面积分的引入

--第一类曲面积分的定义

--第一类曲面积分的性质

--第一类曲面积分的计算公式

--第一类曲面积分的计算例题(1)

--第一类曲面积分的计算例题(2)

-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

--广义含参积分的连续性和积分导数

-第三章重积分--第七节 练习题

第四章 向量分析

-第一节 第二类曲线积分

--第二类曲线积分的引入

--第二类曲线积分的定义

--第二类曲线积分的性质第二类曲线积分的性质

--第二类曲线积分的性质

-第四章 向量分析--第一节 练习题

-第二节 Green公式及其应用

--平面第二类曲线积分:Green公式

--平面第二类曲线积分的计算:利用Green 公式

-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

--第二类曲面积分的引入

--第二类曲面积分的定义与性质

--第二类曲面积分的计算

-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

--第二类曲面积分的计算:Gauss公式

--Stokes公式及其应用

-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

第五章 常微分方程

-第一节 微分方程的基本概念

--微分方程概念举例

--微分方程的基本概念

--一阶微分方程定解问题解的存在唯一性

-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

--可化为齐次型方程的方程

--一阶线性微分方程的概念和解的性质

--一阶线性微分方程的解法

--Bernoulli方程

--可降阶方程(之一)

--可降阶方程(之二)

-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

--线性微分方程解的性质

--函数组线性相关(无关)的概念

--函数组线性相关的必要条件

--线性微分方程解函数组线性相关的判别法

--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

--视频5--17 二阶线性齐次微分方程的特征法

--n阶线性齐次微分方程的特征法

-- 线性齐次微分方程的特征法举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之一)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法(之二)

--欧拉方程

--欧拉方程举例

-第五章 常微分方程--第四节 练习题

映射的导数、微分、雅克比矩阵笔记与讨论

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