雅可比行列式_夏七八写:关于“斜二测画法”与雅可比行列式的关系的想法

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最开始思考这两种有没有关系的时候也是偶然,,受到启发:雅可比行列式有什么意义呢,为什么对于像

的式子为什么要其后乘上一个雅可比行列式的绝对值呢?在说我的想法之前,我想可能要先提一下一些预备知识,大致有:
  1. 什么是雅可比行列式
  2. 雅可比行列式的作用
  3. 什么是直观图
  4. 什么是斜二测画法

1.什么是雅可比行列式

在高等教育出版社,同济大学版的《高等数学.下》第152页有如下定理:

定理 设
平面上的闭区域D上连续,若变换
平面上的闭区域
变成
平面上的D,且满足:

(1)
上具有一阶连续偏导数;

(2)在
上雅可比式

(3)变换

上面这个式子也就是二重积分换元公式:

其中雅可比式

2.雅可比行列式的作用

如顶图,在二维的情况下对于坐标面

下的一小块
在 坐标面
中有唯一的
下图从雅可比矩阵来说明雅可比的变化情况,下面这个解释
[1]只用来帮助理解:首先我们应该怎么理解
,在
坐标系中,
可以看成是小矩形的长和宽,它们相互垂直,
可以简单的理解为两个标量相乘求面积,用来代替
,但是在
坐标系中,
相互垂直,但是
代表的是一个平行四边形的两条边,显然它们并不一定垂直,那么在
坐标系中我们不能讲
简单的两个标量相乘,而是应该理解为两个向量叉乘所得向量的模(面积):两边取模,

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3.4什么是直观图.什么是斜二测画法

一个物体,从直观看上去的图形,叫做直观图。画直观图的方法叫做斜二测画法。画直观图的方法叫做斜二测画法,规则是

(1)在已知图像中取互相垂直的x轴和y轴,两轴相交于点O,画直观图时,画出相应的x′ 轴和y′ 轴,两轴相交于O′,且使∠x′O′y′=45° 或135° ,它们确定的平面表示水平面。

(2)已知图形中平行于x轴或y轴的线段,在直观图中分别画出平行于x′ 轴和y′ 轴的线段。

如顶图,在二维的情况下对于坐标面 在直观图中长度保持不变,平行于y轴的线段长度变成原来 的一半。[2]

有了上面的了解之后,我考虑两者的相似点:

首先:变换T:

是一对一的,同样的也可以在斜二测画的时候把上面对应小块看成是一一对应的,对于变换
我们通过上面有

也就是每一个小块的面积比

就是
,同样的对于斜二测画法,如果把斜二测画法(简记成“斜二”)看成一种变换,

设原三角形直角边为a,有

,

类似地,也有
也存在一个比值。

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为了方便观察,再加上一条本不存在的纵轴

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以上只是我的一些想法,水平有限,在认知层面上,对微积分以及雅可比行列式的理解可能有些错误,欢迎指出讨论。也欢迎点赞支持。因为可能存在的认知错误特加上虚拟创作,希望不要对别人产生误导。


封面(图一)来自:雅可比行列式的意义及推导

绘图工具:好用的在线工具

参考

  1. ^二重积分和雅可比行列式_SallenKey https://blog.csdn.net/xiaoyink/article/details/88432372
  2. ^直观图_百度百科 https://baike.baidu.com/item/%E7%9B%B4%E8%A7%82%E5%9B%BE

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