Derivada de segundo orden con respecto a una función de dos variables.

Tengo una superficie definida como un radio vector en coordenadas esféricas:

r = r ( θ , ψ ) .
En coordenadas cartesianas, las proyecciones se calculan de la siguiente manera:
r X = r pecado θ porque ϕ , r y = r pecado θ pecado ϕ , r z = r porque θ .
quiero calcular la curvatura gaussiana k de la superficie en coordenadas cartesianas expresadas mediante coordenadas esféricas:
k = det ( 2 r z r X 2 2 r z r X r y 2 r z r X r y 2 r z r y 2 ) .

Yo uso la regla de la cadena para calcular las derivadas:

r X r z r X = r z θ / r X θ + r z ϕ / r X ϕ , r y r z r y = r z θ / r y θ + r z ϕ / r y ϕ ,
las derivadas de segundo orden se calculan de la misma manera:
2 r z r X 2 = r X θ / r X θ + r X ϕ / r X ϕ , 2 r z r y r X = r X θ / r y θ + r X ϕ / r y ϕ , 2 r z r X r y = r y θ / r X θ + r y ϕ / r X ϕ , 2 r z r y 2 = r y θ / r y θ + r y ϕ / r y ϕ .
De la ecuación anterior se sigue que
2 r z r X r y 2 r z r y r X ,
que no puede ser verdad.

¿Dónde estoy cometiendo un error en el razonamiento anterior?

¡Gracias!

Respuestas (1)

Si entiendo correctamente, estás considerando r z en función de dos variables, ya sea ( θ , ϕ ) o ( r X , r y ) . Si es así, el problema está en tu aplicación de la regla de la cadena. Una aplicación correcta sería, por ejemplo,

r z r X = r z θ θ r X + r z ϕ ϕ r X .

Parece que tienes la impresión de que

θ r X = ( r X θ ) 1 ,

Pero este no es el caso. Estas derivadas parciales deben invertirse invirtiendo la matriz completa de ellas, no las entradas individuales de esa matriz.

Ok, ya veo, gracias por la respuesta. Si te entiendo bien me sugieres
( θ r X ϕ r X θ r y ϕ r y ) = ( r X θ r X ϕ r y θ r y ϕ ) T
?
@yuriyi: Sí, por si acaso ( ) T significa la transposición inversa, eso es lo que quiero decir.