必要的数学知识

偏微分关系

  • 倒易关系:$(\dfrac{\partial x}{\partial y})_z(\dfrac{\partial y}{\partial x})_z=1$
  • 循环关系:$(\dfrac{\partial x}{\partial y})_z(\dfrac{\partial y}{\partial z})_x(\dfrac{\partial z}{\partial x})_y=-1$
  • 复合关系1:$(\dfrac{\partial x}{\partial y})_w(\dfrac{\partial y}{\partial z})_w=(\dfrac{\partial x}{\partial z})_w$
  • 复合关系2:$(\dfrac{\partial x}{\partial y})_w=(\dfrac{\partial x}{\partial y})_z+(\dfrac{\partial x}{\partial z})_y(\dfrac{\partial z}{\partial y})_w$

Proof:设$f(x,y,z)=0$,则

如果x不变,则

三者相乘可得循环关系:

中的x和y交换,即可证明倒易关系。

不难推广到n维:
$(\dfrac{\partial x_1}{\partial x_2})_{x_3}…(\dfrac{\partial x_{n-1}}{\partial x_n})_{x_1}=(-1)^n$

雅可比行列式

定义以下符号:

满足以下性质:

  • 偏导数的表示:
  • 交换律:
  • 倒数:
  • 结合律:

通过以上性质可以等价推导上述微分关系。

  • 倒数性质->倒易关系
  • 结合律->复合关系1
  • 结合律+行列式性质->循环关系