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雅可比矩阵反映了函数在某点处线性近似的局部性质。 在隐函数定理中,雅可比矩阵的非奇异性是保证隐函数存在及可微的关键条件之一。

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在向量分析中,雅可比矩阵是函数的一阶偏导数以一定方式排列成的矩阵。 当其为方形矩阵时,其行列式称为雅可比行列式。要注意的是,在英文中雅可比矩阵跟雅可比行列式都可称作Jacobian。 其重要性在于,如果函数 f:RnRmf : \mathbb{R_n} \to\mathbb{R_{m}} 在点 x 可微的话,在点 x 的雅可比矩阵即为该函数在该点的最佳线性逼近,也代表雅可比矩阵是单变数实数函数的微分在向量值多变数函数的推广,在这种情况下,雅可比矩阵也被称作函数 f 在点 x 的微分或者导数。 在代数几何中,代数曲线的雅可比行列式'表示雅可比簇:伴随该曲线的一个代数群,曲线可以嵌入其中。 它们全部都以普鲁士数学家卡尔·雅可比命名。

雅可比矩阵定义

假设某函数从 f:RnRmf : \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R}^m, 从 xRnx \in \mathbb{R}^n 映射到向量 f(x)Rmf(x) \in \mathbb{R}^m, 其雅可比矩阵是一 m×nm \times n 的矩阵,换句话讲也就是从 Rn\mathbb{R}^nRm\mathbb{R}^m线性映射,其重要意义在于它表现了一个多变数向量函数的最佳线性逼近。因此,雅可比矩阵类似于单变数函数的导数。 此函数 ff 的雅可比矩阵 JJm×nm \times n 的矩阵,一般由以下方式定义:

J=[fx1fxn]=[f1x1f1xnfmx1fmxn] J = \begin{bmatrix} \dfrac{\partial f}{\partial x_{1}} & \cdots & \dfrac{\partial f}{\partial x_{n}} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \dfrac{\partial f_{1}}{\partial x_{1}} & \cdots & \dfrac{\partial f_{1}}{\partial x_{n}} \\ \vdots & \ddots & \vdots \\ \dfrac{\partial f_{m}}{\partial x_{1}} & \cdots & \dfrac{\partial f_{m}}{\partial x_{n}} \end{bmatrix}

矩阵的分量可表示成:

Jij=fixj J_{ij} = \dfrac{\partial f_{i}}{\partial x_{j}}