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応用分野: 合成関数の2次偏導関数

合成関数の2次偏導関数の導出

z=f(x,y)z=f(x,y)x=φ(u,v),y=ψ(u,v) ならば

2zu2=fxx(xu)2+2fxyxuyu+fyy(yu)2+fx2xu2+fy2yu2

もしくは,

2zu2=2zx2(xu)2+22zxyxuyu+2zy2(yu)2+zx2xu2+zy2yu2

■導出

2zu2=u(zu)

=u(fxxu+fyyu)

=u(zxxu+zyyu)

=u(zxxu)+u(zyyu)

={u(zx)xu+zxu(xu)}+{u(zy)yu+zyu(yu)}

={u(zx)·xu+zx2xu2}+{u(zy)·yu+zy2yu2}

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

u(zx)=x(zx)xu+y(zx)yu

=2zx2xu+2zyxyu

u(zy)=x(zy)xu+y(zy)yu

=2zxyxu+2zy2yu

これらを代入して,

2zu2={(2zx2xu+2zyxyu)xu+zx2xu2}+{(2zxyxu+2zy2yu)yu+zy2yu2}

={2zx2(xu)2+2zyxyuxu+zx2xu2}+{2zxyxuyu+2zy2(yu)2+zy2yu2}

=2zx2(xu)2+2zyxyuxu+zx2xu2+2zxyxuyu+2zy2(yu)2+zy2yu2

=2zx2(xu)2+2zxyxuyu+zx2xu2+2zxyxuyu+2zy2(yu)2+zy2yu2

=2zx2(xu)2+22zxyxuyu+2zy2(yu)2+zx2xu2+zy2yu2

=fxx(xu)2+2fyxxuyu+fyy(yu)2+fx2xu2+fy2yu2

fyx=fxy より(ここを参照)

=fxx(xu)2+2fxyxuyu+fyy(yu)2+fx2xu2+fy2yu2

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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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