偏微分の基礎

偏微分の基礎

■問題

次の関数を偏微分せよ.

z= cos −1 y x

■答

∂z ∂x = y x x 2 − y 2

∂z ∂y =− 1 x 2 − y 2

■ヒント

cos −1 x の微分を,合成関数の微分によって行う.
偏導関数の定義を用いて偏微分する.
微分後の式に数値を代入する.

■解説

u= y x とおくと,

z= cos −1 u

∂z ∂u =− 1 1− u 2

u= y x を代入する.

∂z ∂u =− 1 1− ( y x ) 2

=− 1 1− y 2 x 2

両辺にxをかける.

=− x⋅1 x⋅ 1− y 2 x 2

=− x x 2 − y 2

u= y x を xと yでそれぞれ偏微分する.

∂u ∂x =− y x 2

∂u ∂y = 1 x

偏導関数の定義より, y  を定数とみなして x  で微分する.

∂z ∂x = ∂z ∂u ⋅ ∂u ∂x

=− x x 2 − y 2 ⋅( − y x 2 )

= xy x 2 x 2 − y 2

= y x x 2 − y 2

偏導関数の定義より, x  を定数とみなして y  で微分する.

∂z ∂y = ∂z ∂u ⋅ ∂u ∂y

=− x x 2 − y 2 ⋅ 1 x

=− 1 x 2 − y 2

 

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最終更新日: 2023年8月24日