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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

2zv2=fxx(xv)2+2fxyxvyv+fyy(yv)2+fx2xv2+fy2yv2

もしくは,

2zv2=2zx2(xv)2+22zxyxvyv+2zy2(yv)2+zx2xv2+zy2yv2

■導出

2zv2=v(zv)

=v(fxxv+fyyv)

=v(zxxv+zyyv)

=v(zxxv)+v(zyyv)

={v(zx)xv+zxv(xv)}+{v(zy)yv+zyv(yv)}

={v(zx)xv+zx2xv2}+{v(zy)yv+zy2yv2}

条件から, zx,zy は共に合成関数であるから,これらを v偏微分すると,合成関数の偏微分となるから,

v(zx)=x(zx)xv+y(zx)yv

=2zx2xv+2zyxyv

v(zy)=x(zy)xv+y(zy)yv

=2zxyxv+2zy2yv

これらを代入して,

2zv2={(2zx2xv+2zyxyv)xv+zx2xv2}+{(2zxyxv+2zy2yv)yv+zy2yv2}

={2zx2(xv)2+2zyxyvxv+zx2xv2}+{2zxyxvyv+2zy2(yv)2+zy2yv2}

=2zx2(xv)2+2zyxyvxv+zx2xv2+2zxyxvyv+2zy2(yv)2+zy2yv2

=2zx2(xv)2+2zxyxvyv+zx2xv2+2zxyxvyv+2zy2(yv)2+zy2yv2

=2zx2(xv)2+22zxyxvyv+2zy2(yv)2+zx2xv2+zy2yv2

=fxx(xv)2+2fxyxvyv+fyy(yv)2+fx2xv2+fy2yv2

 

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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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