(熟肉合集)多元微積分,微分部,3Blue1Brown Grant San...

#聽課筆記
(01)
?多元函數(shù):輸入元大于一;
?等高線(以二維輸入,一維輸出的函數(shù)為例):擁有相同輸出值的原象空間(二維平面)內(nèi)的點可構(gòu)成連續(xù)閉合曲線;
?參數(shù)曲面:一種二維空間內(nèi)的映射(甜甜圈例:R2->R3);
?向量場:圖示二維平面上的每一點對應(yīng)于一個向量,后者為函數(shù)的輸出值;
?使用變換的觀點,只看輸入空間的點如何變換到輸出空間(沒太明白和線性代數(shù)的關(guān)系,待續(xù))
(02)
?數(shù)對與空間中的點的關(guān)系
前者每個數(shù)值代表在后者各維度單位長度的伸縮尺度;
數(shù)對與向量一一對應(yīng),后者圖示為以空間兩點為始末點的有向箭頭;
(03)
?使用三維圖繪制多元函數(shù)
條件是輸入輸出信息總共三維;
?對更高維函數(shù)的可視化方法
(1)等高線圖(輪廓圖)(康托圖)—只看輸入空間;
(2)參數(shù)函數(shù)—只看輸出空間
(3)向量空間—輸入、輸出空間
(04)
?切片法理解多元函數(shù)
固定某一變元為常數(shù),對于能夠在三維空間中使用圖像可視化的函數(shù),圖像上得到某一等值面與函數(shù)圖像的相交點集
(5)
?等高線圖:只在輸入空間可視化多維函數(shù)的輸出情況
以函數(shù)R2-R1為例,函數(shù)圖像可在三維直角坐標(biāo)系中表現(xiàn)為曲面,在輸出空間的維度上等間隔固定值,得到的自變量之間的函數(shù)關(guān)系的圖像集稱為等高線圖。
將等高線圖(康托圖)/輪廓線映射到輸入空間的兩個維度構(gòu)成的平面,此時圖像疏密,體現(xiàn)了因變量相對自變量的敏感度(空間的陡峭度)
(問:連續(xù)性如何在這種方法下描述?)
(6)
?更多函數(shù)的可視化
【參數(shù)函數(shù)】
參數(shù)與輸入值,對于函數(shù)等效;
參數(shù)化曲線,以輸出位二維向量空間的一元函數(shù)為例,參數(shù)化即分別求出兩輸出維度的值關(guān)于輸入值的函數(shù)關(guān)系,這等效于原來的函數(shù)關(guān)系式(注:函數(shù)不止一種參數(shù)化的方法)
(7)
上接(6),推廣到對曲面進(jìn)行參數(shù)化,例如二元映射R2-R3(使用矩陣表示法)
甜甜圈為例,三維輸出空間中固定一元,得圓環(huán)構(gòu)形,而變動另一元則旋轉(zhuǎn)得到甜甜圈模型
(接下來的問題是:參數(shù)化的過程中如何構(gòu)造曲面函數(shù))
(8)
?向量場
例如:二維向量空間到另一個二維向量空間的映射如何表述?
在輸入空間內(nèi),同樣以二維向量描述映射關(guān)系,圖像化為直觀呈現(xiàn),用色譜與向量模一一對應(yīng),如上述所言的圖示可以是一個流體流動的向量場模型
(9)
?使用向量場對流體建模
以二維為例:為二維輸入空間內(nèi)每一個點分配一個向量
【簡要延伸散度與旋度的概念】向量場中點沿切向/法向的運(yùn)動與疏密分布性質(zhì)
(10)
?上接(9),對向量場的可視化拓展至三維情形