A theorem which effectively describes how lengths, areas, volumes, and generalized -dimensional volumes (contents) are distorted by differentiable functions. In particular, the change of variables theorem reduces the whole problem of figuring out the distortion of the content to understanding the infinitesimal distortion, i.e., the distortion of the derivative (a linear map), which is given by the linear map's determinant. So  is an area-preserving linear transformation iff , and in more generality, if  is any subset of , the content of its image is given by  times the content of the original. The change of variables theorem takes this infinitesimal knowledge, and applies calculus by breaking up the domain into small pieces and adds up the change in area, bit by bit.

The change of variable formula persists to the generality of differential k-forms on manifolds, giving the formula

(1)

under the conditions that  and  are compact connected oriented manifolds with nonempty boundaries,  is a smooth map which is an orientation-preserving diffeomorphism of the boundaries.

In one dimension, the explicit statement of the theorem for  a continuous function of  is

(2)

where  is a differential mapping on the interval  and  is the interval  with  and  (Lax 1999). In two dimensions, the explicit statement of the theorem is

(3)

and in three dimensions, it is

(4)

where  is the image of the original region ,

(5)

is the Jacobian, and  is a global orientation-preserving diffeomorphism of  and  (which are open subsets of ).

The change of variables theorem is a simple consequence of the curl theorem and a little de Rham cohomology. The generalization to  dimensions requires no additional assumptions other than the regularity conditions on the boundary.

REFERENCES:

Jeffreys, H. and Jeffreys, B. S. "Change of Variable in an Integral." §1.1032 in Methods of Mathematical Physics, 3rd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 32-33, 1988.

Kaplan, W. "Change of Variables in Integrals." §4.6 in Advanced Calculus, 3rd ed. Reading, MA: Addison-Wesley, pp. 238-245, 1984.

Lax, P. D. "Change of Variables in Multiple Integrals." Amer. Math. Monthly 106, 497-501, 1999.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

مكتب المتولي الشرعي للشؤون النسوية يناقش استعداداته لإقامة مهرجان روح النبوة الثامن وحفل تخرج الطالبات العاشر

الهيأة العليا لإحياء التراث تشارك بمؤتمر دولي عن السيد الميلاني (قدس سره) في إيران

وفد متحف الكفيل يطّلع على النفائس والوثائق التاريخية في متاحف العتبة الرضوية المقدسة

قسم الشؤون الطبية يواصل تنظيم ورش تدريبية لرفع كفاءة المنتسبين في الإسعافات الأولية

المزيد

الآخبار الصحية

خصوصا مع تقدم السن.. 6 سلوكيات يومية قد تدمّر صحتك

فاكهة خضراء.. علاج طبيعي فعّال للإمساك واضطرابات الهضم

روسيا تبدأ أولى التجارب السريرية للقاح واعد ضد السرطان

كنز غذائي على طبقك.. ماذا تفعل السبانخ بجسمك؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

رصد نوع نادر من القطط في تايلاند للمرة الأولى منذ عقود

روسيا تخطط لإقامة محطة نووية في القمر خلال العقد المقبل

كيف قاد إيلون ماسك حملة "غروك" لاختراق عرش الذكاء الاصطناعي

ألتمان: الذكاء الاصطناعي سيتجاوز البشر في 2026 !

المزيد