同胚映射:

设E⊂RnE\subset \mathbb{R}^nE⊂Rn而f⃗(x⃗)=(f1(x⃗),f2(x⃗),…,fm(x⃗))\vec{f}(\vec{x})=(f_1(\vec{x}),f_2(\vec{x}),\dots,f_m(\vec{x}))f​(x)=(f1​(x),f2​(x),…,fm​(x))是一个定义于EEE的向量函数。
作为映射,若y⃗=f⃗(x⃗):E⟼f⃗(E)\vec{y}=\vec{f}(\vec{x}):E\longmapsto \vec{f}(E)y​=f​(x):E⟼f​(E)是一 一对应的,则其存在逆映射x⃗=f⃗−1(y⃗):f⃗(E)⟼E\vec{x}=\vec{f}^{-1}(\vec{y}):\vec{f}(E)\longmapsto Ex=f​−1(y​):f​(E)⟼E。
若y⃗=f⃗(x⃗)\vec{y}=\vec{f}(\vec{x})y​=f​(x)在EEE上连续且x⃗=f⃗−1(y⃗)\vec{x}=\vec{f}^{-1}(\vec{y})x=f​−1(y​)在f⃗(E)\vec{f}(E)f​(E)上也连续,则称y⃗=f⃗(x⃗)\vec{y}=\vec{f}(\vec{x})y​=f​(x)是E⟼f⃗(E)E\longmapsto \vec{f}(E)E⟼f​(E)的同胚映射。

逆映射存在定理:

设y⃗=(y1,y2,…,yn)=(f1(x⃗),f2(x⃗),…,fn(x⃗))=f⃗(x⃗)\vec{y}=(y_1,y_2,\dots,y_n)=(f_1(\vec{x}),f_2(\vec{x}),\dots,f_n(\vec{x}))=\vec{f}(\vec{x})y​=(y1​,y2​,…,yn​)=(f1​(x),f2​(x),…,fn​(x))=f​(x)是区域D⊂RnD\subset \mathbb{R}^nD⊂Rn到区域Ω⊂Rn\Omega\subset \mathbb{R}^nΩ⊂Rn的一个C1C^1C1映射,并且在x⃗0∈D\vec{x}_0\in Dx0​∈D处有:∂(f1,f2,…,fn)∂(x1,x2,…,xn)≠0\frac{\partial (f_1,f_2,\dots,f_n)}{\partial (x_1,x_2,\dots,x_n)}\ne0∂(x1​,x2​,…,xn​)∂(f1​,f2​,…,fn​)​=0则存在x⃗0\vec{x}_0x0​的邻域U(x⃗0,δ)⊂DU(\vec{x}_0,\delta)\subset DU(x0​,δ)⊂D使得映射y⃗=f⃗(x⃗)\vec{y}=\vec{f}(\vec{x})y​=f​(x)是U(x⃗0,δ)U(\vec{x}_0,\delta)U(x0​,δ)到f⃗(U(x⃗0,δ))\vec{f}(U(\vec{x}_0,\delta))f​(U(x0​,δ))的C1C^1C1同胚映射。

证明:
由于{y1=f1(x⃗)y2=f2(x⃗)…yn=fn(x⃗)⟺{F1(x⃗,y⃗)=y1−f1(x⃗)F1(x⃗,y⃗)=y2−f2(x⃗)…F1(x⃗,y⃗)=yn−fn(x⃗)\begin{cases} y_1=f_1(\vec{x})\\ y_2=f_2(\vec{x})\\ \dots\\ y_n=f_n(\vec{x})\\ \end{cases} \Longleftrightarrow \begin{cases} F_1(\vec{x},\vec{y})=y_1-f_1(\vec{x})\\ F_1(\vec{x},\vec{y})=y_2-f_2(\vec{x})\\ \dots\\ F_1(\vec{x},\vec{y})=y_n-f_n(\vec{x})\\ \end{cases}⎩⎨⎧​y1​=f1​(x)y2​=f2​(x)…yn​=fn​(x)​⟺⎩⎨⎧​F1​(x,y​)=y1​−f1​(x)F1​(x,y​)=y2​−f2​(x)…F1​(x,y​)=yn​−fn​(x)​且∂(F1,F2,…,Fn)∂(x1,x2,…,xn)=(−1)n∂(f1,f2,…,fn)∂(x1,x2,…,xn)≠0\frac{\partial (F_1,F_2,\dots,F_n)}{\partial (x_1,x_2,\dots,x_n)}=(-1)^n\frac{\partial (f_1,f_2,\dots,f_n)}{\partial (x_1,x_2,\dots,x_n)}\ne0∂(x1​,x2​,…,xn​)∂(F1​,F2​,…,Fn​)​=(−1)n∂(x1​,x2​,…,xn​)∂(f1​,f2​,…,fn​)​=0由隐函数存在定理:在y0的邻域U(y0,δ0)中唯一存在C1的向量函数x⃗=(x1(y⃗),x2(y⃗),…,xn(y⃗))在y_0的邻域U(y_0,\delta_0)中唯一存在C^1的向量函数\vec{x}=(x_1(\vec{y}),x_2(\vec{y}),\dots,x_n(\vec{y}))在y0​的邻域U(y0​,δ0​)中唯一存在C1的向量函数x=(x1​(y​),x2​(y​),…,xn​(y​))

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