由於知道一個平面上曲線的導數,就是對應點上的斜率。

那麼在曲面中,是不是該有一個切曲面。

而在曲體裡,會有切體。

如何去用數學工具去研究呢?

曲面中,只有一個x變數,出現的就是對應的直線。

而曲面中,需要一個平面的話,就需要兩個直線去確定一個平面。

而曲面是在x、y兩個變數中的變化,曲面方程的求導只能按照直線求導的方式來。

那先去求x的導數,還是先求y的導數?這個先後如果求的導數不同話,那就說明有一種方向不同的連續性的東西。

當然這也是以後,柯西準則,去判斷曲面連續性的東西。

而這裡,去對曲面甚至曲體甚至曲高維體求導,就用雅可比行列式。

雅可比行列式通常稱為雅可比式,它是以n個n元函式的偏導數為元素的行列式。

事實上,在函式都連續可微(即偏導數都連續)的前提之下,它就是函式組的微分形式下的係數矩陣(即雅可比矩陣)的行列式。

若因變數對自變數連續可微,而自變數對新變數連續可微,則因變數也對新變數連續可微。

這可用行列式的乘法法則和偏導數的連鎖法則直接驗證。

也類似於導數的連鎖法則。

偏導數的連鎖法則也有類似的公式;這常用於重積分的計算中。

雅可比行列式求導,兩個變數之間是垂直的,但是也能反應出斜向的一些曲率變化力。

對雅可比矩陣的理解就是對多變數向量的求導,跟y=f'(x)代表曲線切線一樣,雅可比矩陣代表了一個高維度的切空間,有了這個切空間,就可以透過設定初值迭代出無法得到解析解的微分方程組的數值解。比如三體、多擺等問題~

雅可比在想,如果是任意的高維表面,我在這個表面上,開始做出對應這個維度的切體,這個切體沿著這個高維面滑動,滑動之時,這個切體會發生變化。

可以研究這個切體的變化來推敲這個高維物體的性質。

這樣的模型很難感悟,需要感悟這些數字,因為光是數字,很難形成圖形,而這些切體也難於用大腦想象,同時切體中的形狀也會相互交錯。