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Jacobiano

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Dado un conjunto y=f(x) de n ecuaciones en n variables x_1x_n, escritas explícitamente como

y=,
(1)

o más explícitamente como

{y_1=f_1(x_1,...,x_n); |; y_n=f_n(x_1,...,x_n),
(2)

La matriz jacobiana, a veces llamada simplemente «la jacobiana» (Simon y Blume 1994) se define por

J(x_1,...,x_n)=.
(3)

El determinante de J es el determinante jacobiano (confusamente, a menudo llamado también «el jacobiano») y se denota

J=|(parcial(y_1,...,y_n))/(parcial(x_1,...,x_n))|.
(4)

La matriz jacobiana y el determinante pueden calcularse en WolframLanguage utilizando

 JacobianMatrix := Outer /; Equal @@ (Dimensions /@ {f, x}) JacobianDeterminant := Det] /; Equal @@ (Dimensions /@ {f, x})

Tomando la diferencial

dy=y_(x)dx
(5)

Demuestra que J es el determinante de la matriz y_(x), y por lo tanto da los cocientes de los volúmenes (contenidos) de n en y y x,

dy_1....dy_n=|(parcial(y_1,...,y_n))/(parcial(x_1,...,x_n))|dx_1...dx_n.
(6)

Por tanto, aparece, por ejemplo, en el teorema del cambio de variables.

El concepto de jacobiano también puede aplicarse a n funciones en más de n variables. Por ejemplo, considerando f(u,v,w) y g(u,v,w), los jacobianos

(parcial(f,g)/(parcial(u,v)) = |f_u f_v; g_u g_v|
(7)
(partial(f,g))/(parcial(u,w)) = |f_u f_w; g_u g_w|
(8)

se puede definir (Kaplan 1984, p. 99).

Para el caso de n=3 variables, el jacobiano toma la forma especial

Jf(x_1,x_2,x_3)=|(parcialy)/(parcialx_1)-(parcialy)/(parcialx_2)×(parcialy)/(parcialx_3)|,
(9)

donde a-b es el producto punto y b×c es el producto cruz, que puede expandirse para dar

|(parcial(y_1,y_2,y_3))/(parcial(x_1,x_2,x_3))|=|(parcialy_1)/(parcialx_1) (parcialy_1)/(parcialx_2) (parcialy_1)/(parcialx_3) (partialy_2)/(partialx_1) (partialy_2)/(partialx_2) (partialy_2)/(partialx_3); (partialy_3)/(partialx_1) (partialy_3)/(partialx_2) (partialy_3)/(partialx_3)|.
(10)

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