2.1 线性变换将面积伸缩

对于一个\(\R^2\to\R^2\)的线性变换:
\[
T(x,y)=
\left[
\begin{array}{c}
4x-2y\\
2x+3y
\end{array}
\right]
\]
设区域\(S_1=\{(x,y)|0\leq x,y\leq1\}\),若想要求\(\iint_{S_1}T(x,y)\ d\sigma\).可以通过基底表示单位正方形:\(e_1=(1,0)',e_2=(0,1)'\),则:
\[
S_1=\{xe_1+ye_2|0\leq x,y\leq1\}
\]
设\(A\)为线性变换\(T\)参考标准基地的表示矩阵,即有:
\[
T(xe_1+ye_2)=A(xe_1+ye_2)=xAe_1+yAe_2=xa_1+ya_2
\]
于是:
\[
T(S_1)=\{xa_1+ya_2|0\leq x,y\leq1\}
\]
这表明\(T(S_1)\)是以\(A=(a_1,a_2)\)表示的平行四边形,二阶行列式的绝对值为平行四边形的面积,因此\(v(T(S_1))=|detA|\)。这个结果表明平行四边形\(S_1\)经过线性变换\(T\),面积伸缩了\(|detA|\)倍。

2.2 Jacobian行列式的意义

if \(F:\R^n\to\R^n\) is derivable, then the Jacobian matrix is in \(n\times n\) form in which we could express a number of it. We set the n is equal to 2, and vector function is: \(F:u\to x\)
\[
det\ J(u,v)=
\left|
\begin{matrix}
\frac{\partial x}{\partial u}&\frac{\partial x}{\partial v}\\
\frac{\partial y}{\partial u}&\frac{\partial y}{\partial v}\\
\end{matrix}
\right|=\frac{\partial x}{\partial u}\frac{\partial y}{\partial v}-\frac{\partial x}{\partial v}\frac{\partial y}{\partial v}
\]
若令\(R=\{r_1,r_2\}\),其中\(r_1=(du,0)',r_2=(0,dv)'\)表示长方形,则\(F(R)=\{F(u)|u\in R\}\)近似如下面向量所表示的平行四边形:
\[
J(u,v)(du,0)'=
\left|
\begin{matrix}
\frac{\partial x}{\partial u}&\frac{\partial x}{\partial v}\\
\frac{\partial y}{\partial u}&\frac{\partial y}{\partial v}\\
\end{matrix}
\right|(du,0)'=
\left|
\begin{matrix}
\frac{\partial x}{\partial u}du\\
\frac{\partial y}{\partial u}du
\end{matrix}
\right|\\
J(u,v)(0,dv)'=\left|\begin{matrix}\frac{\partial x}{\partial u}&\frac{\partial x}{\partial v}\\\frac{\partial y}{\partial u}&\frac{\partial y}{\partial v}\\\end{matrix}\right|(0,dv)'=\left|\begin{matrix}\frac{\partial x}{\partial v}dv\\\frac{\partial y}{\partial v}dv\end{matrix}\right|
\]
若令\(dA\)表示平行四边形\(F(R)\)的面积, 因为二阶行列式的行向量所形成的平行四边形面积等于行列式的绝对值,则:
\[
dA=\left|
det
\left[
\begin{matrix}
\frac{\partial x}{\partial u}du&\frac{\partial x}{\partial v}dv\\
\frac{\partial y}{\partial u}du&\frac{\partial y}{\partial v}dv\\
\end{matrix}
\right]
\right|=
\left|
det
\left[
\begin{matrix}
\frac{\partial x}{\partial u}&\frac{\partial x}{\partial v}\\
\frac{\partial y}{\partial u}&\frac{\partial y}{\partial v}\\
\end{matrix}
\right]
\right|dudv=|det\ J(u,v)|dudv
\]
所以微笑区域\(R\)经过向量函数\(F:R\to F(R)\),其面积伸缩了\(|det\ J(u,v)|\)倍。对于\(f:\R^2\to\R\)我们可以得出变换积分公式:
\[
\int_{F(R)} f(x,y)dxdy=\int_{R} f(x(u,v),y(u,v))\left|J(u,v)\right|dudv\\
|J(u,v)|=\left|\frac{\partial(x,y)}{\partial(u,v)}
\right|
\]

雅可比行列式【2】Jacobian行列式的意义的更多相关文章

  1. Jacobian矩阵和Hessian矩阵

    1.Jacobian矩阵 在矩阵论中,Jacobian矩阵是一阶偏导矩阵,其行列式称为Jacobian行列式.假设 函数 $f:R^n \to R^m$, 输入是向量 $x \in R^n$ ,输出为 ...

  2. 《Linear Algebra and Its Applications》-chaper3-行列式-行列式初等变换

    承接上一篇文章对行列式的引入,这篇文章将进一步记录关于行列式的有关内容,包括如下的几个方面: (1)行列式3个初等变换的证明. (2)转置行列式与原行列式相等的证明. (3)定理det(AB) = d ...

  3. 【原创】开源Math.NET基础数学类库使用(15)C#计算矩阵行列式

                   本博客所有文章分类的总目录:[总目录]本博客博文总目录-实时更新  开源Math.NET基础数学类库使用总目录:[目录]开源Math.NET基础数学类库使用总目录 上个月 ...

  4. 开源Math.NET基础数学类库使用(15)C#计算矩阵行列式

    原文:[原创]开源Math.NET基础数学类库使用(15)C#计算矩阵行列式                本博客所有文章分类的总目录:http://www.cnblogs.com/asxinyu/p ...

  5. 矩阵&行列式

    # 代数 排列 对换,对于一个排列操作,对于一个偶排列一次对换之后变为奇排列 反之变为偶排列 行列式 N阶行列式室友N^2个数aij(i,j = 1,2,3,...n) 行列式的数=\(\sum_ { ...

  6. Eigen求矩阵行列式 及 行列式本质

    转置.伴随.行列式.逆矩阵 小矩阵(4 * 4及以下)eigen会自动优化,默认采用LU分解,效率不高 #include <iostream> #include <Eigen/Den ...

  7. C++中计算矩阵的行列式

    使用eigen库: 求行列式: #include <iostream> #include <Eigen/Dense> using namespace std; using na ...

  8. 方阵行列式并行化计算(OpenMP,MPI),并计算加速比

    00][100].在创建方阵时,方阵的阶数N(N<100)由外部输入.然后用两层"for循环"来给方阵 p左上角 N×N个位置赋值.具体实现如下: /* * 定义矩阵阶数N ...

  9. 洛谷P7112 行列式求值

    行列式求值 这是一个让你掉头发的模板题 行列式的定义 行列式 (\(\texttt{Determinant}\)) 是一个函数定义,取值是一个标量. 对一个 \(n\times n\) 的矩阵 \(A ...

随机推荐

  1. redis学习(三)

    一.Redis 数据类型 Redis支持五种数据类型:string(字符串),hash(哈希),list(列表),set(集合)及zset(sorted set:有序集合). 二.Redis 命令 1 ...

  2. VLC搭建RTSP服务器的过程

    第一步,打开VLC 第二步:在媒体下拉菜单下!有一个子菜单“串流”如图所示: 点击“串流”子菜单 弹出一个窗口!如下图所示. 添加一个你要串流的本地文件,我刚才传给你的那个长一点的文件. 第三步,会出 ...

  3. 《Java面试全解析》1000道面试题大全详解(转)

    <Java面试全解析>1000道 面试题大全详解 本人是 2009 年参加编程工作的,一路上在技术公司摸爬滚打,前几年一直在上海,待过的公司有 360 和游久游戏,因为自己家庭的原因,放弃 ...

  4. 如何将sql文件导入数据库

    打开navicat.exe,点击打开数据库,右键-运行SQL文件,选中要运行的sql文件,确定后再点击表即可. 注意:此次改变后,源sql文件可以转移路径

  5. MESI缓存一致性协议

    整理一下一些计算机的基础概念. 概念 MESI(Modified, Exclusive, Shared, Invalid) 也称 Illinois 协议, 由美帝UIUC(University of ...

  6. 吴裕雄 Bootstrap 前端框架开发——Bootstrap 字体图标(Glyphicons):glyphicon glyphicon-bookmark

    <!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="utf-8"> <meta name ...

  7. Redis Sentinel 学习笔记

    转载出处: http://blog.csdn.net/lihao21 概述 Redis Sentinel 是用来实现 Redis 高可用的一套解决方案.Redis Sentinel 由两个部分组成:由 ...

  8. 关于springmvc的消息转换器

    之前有用到消息转换器,一直是配置configureMessageConverters()这个方法的,虽然知道也有extendMessageConverters().它们的区别的是第一个不会继承框架默认 ...

  9. 2020/2/17 zzcms8.2 PHP代码审计

    0x00 看网站结构 ********************************* * * * ZZCMS产品版目录结构 * * * ****************************** ...

  10. java 学生信息管理

    题目: 一.测试要求:      1.按照测试内容要求完成程序的设计与编程:      2.将最终结果的源文件(.java)文件上传到以班级为单位,保存源程序.      3.建立学号姓名文件夹,如: ...