数学、特に多変数微分積分学およびベクトル解析におけるヤコビ行列（やこびぎょうれつ、）あるいは単にヤコビアンまたは関数行列（かんすうぎょうれつ、）は、一変数スカラー値関数における接線の傾きおよび一変数ベクトル値函数の勾配の、多変数ベクトル値関数に対する拡張、高次元化である。名称はカール・グスタフ・ヤコブ・ヤコビに因む。多変数ベクトル値関数 のヤコビ行列は、 の各成分の各軸方向への方向微分を並べてできる行列でのように表される。ヤコビ行列の行列式は、ヤコビ行列式 (') あるいは単にヤコビアンと呼ばれる。ヤコビ行列式は変数変換に伴うやの無限小変化の比率を符号つきで表すもので、しばしば重積分のに現れる。これらは多変数微分積分学、多様体論などで基本的な役割を果たすほか、最適化問題等の応用分野でも重要な概念である。 を 次元ユークリッド空間 の開集合とし、 を 上で定義され、 に値を取る関数とする。点 における のヤコビ行列は、なる 行列をいう。これをしばしば や あるいは , などと表す。ヤコビ行列は、実関数に関する微分係数および導函数の自然な拡張となっている。つまり、 のとき、-型行列とその唯一の成分である実数とを同一視することにより、ヤコビ行列の概念は微分係数および導函数の概念に一致する。なる線型写像 が存在するとき、この線型写像 の標準基底に関する表現行列は の におけるヤコビ行列 によって与えられる（すなわち、 のベクトルの各成分への射影 への射影 に対してと書けば、点 におけるヤコビ行列 は と書くことができる）。またこれは が の全域で微分可能であるとき、 に対して を対応させる写像 は の全微分であると言っても同じことである。なる関係を満足する（ここで はランダウの記号）という意味で の における一次近似であり、接空間の間の線型写像とみなせる。この線型写像の合成は行列積と等価であり、 が を含む領域 から への関数であり、 において微分可能であるとき、が成り立つ。これは、合成関数の微分に相当する。ここでは、 が 上で級 であるとする。つまり、 を含むある領域 について、 の への制限が 級全単射で、となる。一方、 が退化している（階数が落ちる）場合には、以下の二つの状況がありうる。この時、 を特異点、またはという。ヤコビ行列及びヤコビアンは、特異点を見つけるのにしばしば用いられる。ここでは、多様体間の写像のヤコビ行列について述べる。このとき、 の点 での微分 は、点 における の接ベクトル空間 と、点 における の接ベクトル空間 の間の線型写像となる。 のまわりの の局所座標 および のまわりの の局所座標 を定めると、それぞれの接ベクトル空間における基底が定まる。この基底に関する の表現行列を の におけるヤコビ行列と呼ぶ。写像の微分は局所座標に依存しないが、ヤコビ行列は局所座標の選び方に依存する。ただし、同じ写像の、局所座標の選び方を変えたヤコビ行列同士は互いに共役である。この定義は、冒頭の定義の拡張となっている。（の開集合）、 とし、それぞれに自明な局所座標を選ぶことによって、冒頭の定義と一致する。ここでは、いくつかの極座標系から直交座標系への座標変換で、ヤコビアンがどのようになるか述べる。円座標は、直交座標への座標変換 を与えるから、ヤコビアンはとなる。従って、特異点は となる点、即ち である。これは直交座標での を表す。円柱座標は、直交座標への座標変換 を与えるから、ヤコビアンはとなる。従って、円座標のときと同じく、特異点は となる点、即ち である。これは直交座標での すなわち –軸を表す。球座標は、直交座標への座標変換 を与えるから、ヤコビアンはとなる。従って、特異点は または となる点、即ち と である。これは直交座標での すなわち –軸を表す。

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