重積分の変数変換 座標平面における1次変換

x , y  の微小変化 dx , dy  を求める式

dx= φ u du+ φ v dv  ・・・・・・(1)

dy= ψ u du+ ψ v dv  ・・・・・・(2)

は定数項を含まない1次式の組であるから, uv  平面から xy  平面への1次変換と考えられる.ここで,簡単のため uv  平面内の長方形の微小面積 d S uv   の左下をを原点に移して考えると,各頂点の座標は

( 0,0 ), ( du,0 ), ( 0,dv ), ( du,dv )

となる.(1),(2)の関係から

( 0,0 ) の変換

φ u  · 0+ φ v  · 0  =0

ψ u  · 0+ ψ v  · 0 =0

よって, xy  平面上の点 ( 0,0 )  に移る.

( du,0 ) の変換

φ u  · du+ φ v  · 0 = φ u du

ψ u  · du+ ψ v  · 0 = ψ u du

よって, xy  平面上の点 ( φ u du, ψ u du )  に移る.

( 0,dv ) の変換

φ u  · 0+ φ v  · dv = φ v dv

ψ u  · 0+ ψ v  · dv = ψ v dv

よって, xy  平面上の点 ( φ v dv, ψ v dv )  に移る.

( du,dv ) の変換

φ u  · du+ φ v  · dv = φ u du+ φ v dv

ψ u  · du+ ψ v  · dv = ψ u du+ ψ v dv

よって, xy  平面上の点 ( φ u du+ φ v dv, ψ u du+ ψ v dv )  に移る.

まとめ

以上より, uv  平面上の各頂点

( 0,0 ), ( du,0 ) , ( 0,dv ), ( du,dv )

は,(1),(2)による1次変換によって xy  平面上の点

( 0,0 ), ( ϕ u du, ψ u du ), ( ϕ v dv, ψ v dv ), ( ϕ u du+ ϕ v dv, ψ u du+ ψ v dv )

に移り,長方形から平行四辺形へと変化する.

 

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最終更新日: 2023年12月14日