信号与系统sa函数求积分_行列式几何意义与多元函数求积分中的变量代换

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行列式几何意义,

维平行体的有向体积:

向量组成的维平行体的体积,可以通过构造一个模长等于

任意

个向量组合成的底面积。方向垂直于这

个向量所在平面的法线。此

法线与最后一个向量的内积,就是

维平行体的体积

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图片摘自维基百科
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图片摘自维基百科

上图中的体积就是:

假设

维空间的一组正交基。

维平行体的
个线性无关向量为:

构造下面行列式,高维外积

利用拉普拉斯展开可以得到:

显然,

正交于前
个边。也就是:

其中,

,可以认为
就是法向量。

旋转矩阵是正交矩阵。必然存在一个旋转矩阵

,合理的旋转后我们可以得到:

其中

此时,

所以

这就归约到

维的情况:

只要当

维行列式是
维平行体的有向体积。则立即有:
维向量是
维平行体的有向体积。

根据二维叉乘的定义:

.得到
时,成立。

多元函数求积分中的变量代换:

当我们计算多元函数积分时

:

有时候我们会进行变量替换。即使用

替换
.

其中:

有:

如何替换呢?我们在

中对
的每一个方向变动一个极小量

这就得到了从:

维平行提。换算到
的变化应该是:

:

这个矩阵就称之为雅可比矩阵:

根据行列式可以表示

维平行体体积立即可以有:


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