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応用分野: 合成関数の2次偏導関数
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合成関数の2次偏導関数の導出

z=f(x,y)x=φ(t),y=ψ(t) ならば,

d2zdt2=fxx(dxdt)2+2fxydxdtdydt+fyy(dydt)2+fxd2xdt2+fyd2ydt2

もしくは,

d2zdt2=2zx2(dxdt)2+22zxydxdtdydt+2zy2(dydt)2+zxd2xdt2+zyd2ydt2

■導出

d2zdt2=ddt(dzdt)

=ddt(zxdxdt+zydydt)

=ddt(zxdxdt)+ddt(zydydt)

={ddt(zx)·dxdt+zx·ddt(dxdt)}+{ddt(zy)·dydt+zy·ddt(dydt)}

条件から, zx,zy は共に合成関数であるから,これらを t で微分すると,

ddt(zx)=x(zx)dxdt+y(zx)dydt

=2zx2dxdt+2zyxdydt

ddt(zy)=x(zy)dxdt+y(zy)dydt

=2zxydxdt+2zy2dydt

これらを代入して,

d2zdt2={(2zx2dxdt+2zyxdydt)dxdt+zx·ddt(dxdt)}+{(2zxydxdt+2zy2dydt)dydt +zyddt(dydt)}

=2zx2(dxdt)2+2zyxdydtdxdt+zxd2xdt2+2zxydxdtdydt+2zy2(dydt)2+zyd2ydt2

=2zx2(dxdt)2+2zxydxdtdydt+zxd2xdt2+2zxydxdtdydt+2zy2(dydt)2+zyd2ydt2

=2zx2(dxdt)2+22zxydxdtdydt+2zy2(dydt)2+zxd2xdt2+zyd2ydt2

=fxx(dxdt)2+2fyxdxdtdydt+fyy(dydt)2+fxd2xdt2+fyd2ydt2

fyx=fxy より(ここを参照)

=fxx(dxdt)2+2fxydxdtdydt+fyy(dydt)2+fxd2xdt2+fyd2ydt2

 

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学生スタッフ作成
最終更新日: 2023年1月21日

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