关于位置-速度型动力系统雅可比矩阵首项的疑问
关于位置-速度型动力系统雅可比矩阵首项的疑问
嘿,我完全懂你的困惑!咱们一点点拆解这个问题:
首先得明确咱们要算的是什么——这里的$\frac{\delta \dot{x}}{\delta x}$是动力系统雅可比矩阵里的元素,它的定义是:固定当前时刻的所有状态变量,求$\dot{x}$对状态变量$x$的瞬时偏导数,而不是沿着系统演化轨迹去求$v$和$x$的依赖关系。
先把咱们的系统再写一遍:
$$
\begin{align}
&\dot{x}=v\
&\dot{v}=F(x)
\end{align}
$$
这里的状态变量是$x$(位置)和$v$(速度),它们是两个独立的状态量。$\dot{x}$的表达式就是$v$,那当我们对$x$求偏导的时候,$v$是当作独立于$x$的变量来看的——就像你求$f(x,y)=y$对$x$的偏导,结果肯定是0,对吧?
你提到的$\frac{\delta v}{\delta x}$其实是另一个概念:那是沿着系统演化轨迹,速度$v$随位置$x$变化的导数,这个确实不是0,得先解系统才能得到(比如可以用链式法则算:$\frac{dv}{dx}=\frac{\dot{v}}{\dot{x}}=\frac{F(x)}{v}$),但这和咱们要算的$\frac{\delta \dot{x}}{\delta x}$完全不是一回事。
总结一下:雅可比矩阵里的偏导是“冻结”当前状态,看右端函数对单个状态变量的敏感程度;而你直觉里的是轨迹上变量之间的依赖关系,这俩是不同的导数定义,所以结果自然不一样啦!
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Carlos Isasa




