多元分析
反函數定理
若一個光滑映射在某點最佳的線性逼近是可逆的——它拉伸空間卻不壓垮任何方向——那麼映射本身(至少在附近)就能被還原。直覺如此:導數的可逆性,一個純線性代數的條件,足以保證整個非線性映射在局部是乾淨的雙向對應。
精確地說:設 f: R^n -> R^n 在某開集上連續可微(C^1),並設在點 a 處雅可比矩陣 Df(a) 可逆(等價地,其行列式非零)。則存在 a 的開鄰域 U 與 f(a) 的開鄰域 V,使 f 把 U 雙射到 V,反映射 f^{-1}: V -> U 也是 C^1,且 D(f^{-1})(f(a)) = (Df(a))^{-1}。
兩點誠實的告誡。結論嚴格是局部的:即使每點的導數都可逆,整體映射仍可能是多對一的——例如一個映射可把某區域捲繞並自我重疊。且假設是充分而非必要的:映射可在導數奇異之處仍可逆,但那時反映射不必可微。
f(x, y) = (e^x cos y, e^x sin y) 的雅可比行列式為 e^{2x},恆不為零,故 f 處處局部可逆。但它並非整體單射:f(x, y) = f(x, y + 2pi)。處處導數可逆,整體映射卻多對一。
處處局部可逆未必給出整體可逆。
另見