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Jacobien

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Sous réserve d’un ensemble y=f(x) de n équations en n variables x_1x_n, s’écrivant explicitement comme

y=,
(1)

.

ou plus explicitement comme

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

la matrice jacobienne, parfois simplement appelée « la jacobienne » (Simon et Blume 1994) est définie par

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

Le déterminant de J est le déterminant jacobien (confusément, souvent appelé aussi « le Jacobien ») et est noté

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

La matrice jacobienne et le déterminant peuvent être calculés dans la déterminant peuvent être calculés dans le WolframLanguage en utilisant

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

Prise de la différentielle

dy=y_(x)dx
(5)

montre que J est le déterminant de la matrice y_(x), et donne donc les rapports des volumes (contenus) à n dimensions dans y et x,

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

Il apparaît donc, par exemple, dans le théorème de changement de variables.

La notion de jacobien peut également être appliquée à des n fonctions dans plus de n variables. Par exemple, en considérant f(u,v,w) et g(u,v,w), les Jacobiens

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

peut être défini (Kaplan 1984, p. 99).

Pour le cas de n=3 variables, le jacobien prend la forme particulière

Jf(x_1,x_2,x_3)=|(partialy)/(partialx_1)-(partialy)/(partialx_2)×(partialy)/(partialx_3)|,
(9)

a-b est le produit scalaire et b×c est le produit en croix, qui peut être développé pour donner

|(partial(y_1,y_2,y_3))/(partial(x_1,x_2,x_3)))|=|(partialy_1)/(partialx_1) (partialy_1)/(partialx_2) (partialy_1)/(partialx_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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