其实求解面积只是一个引子,本文的重点实际上是探讨了微分形式的“基变换”。
结论是,对于一般的向量组\{v_i\},即使它们能构成一个坐标系,\operatorname{d}v_i也未必是向v_i方向的投影,还未必是v_i的对偶。\operatorname{d}v_1不止取决于v_1,而是取决于整个\{v_i\}。如果不知道整个\{v_i\},只给定v_1,我们甚至无法确定\operatorname{d}v_1的具体取值。
Munkres已经指出,我们常常使用的一阶微分形式\operatorname{d}x_i实际上是滥用符号(abuse of notation)(见Munkres p. 254)。当我们只需要应对像x_i这种“平凡”的情况时这样做尚且可行,如果不是正交单位基,就出现问题了。看来在“一般”情况下,我们不能这样滥用符号。
目前我见到的微分几何的教材里还没有过强调这一点的,所以我写了这篇博文作为警示。