偏微分とその値

偏微分とその値

■問題

次の関数について f x 1,−2 と f y 1,−2 を求めよ.

f( x,y )= 3 x 2 y+2x y 2 x 2 − y 2

■答

それぞれ, 8 9 と 7 9

■ヒント

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

偏導関数の定義より, y  を定数とみなして x  で微分する.

∂ ∂x f( x,y )= ( 6xy+2 y 2 )( x 2 − y 2 )−( 3 x 2 y+2x y 2 )⋅2x ( x 2 − y 2 ) 2

= 6 x 3 y−6x y 3 +2 x 2 y 2 −2 y 4 −6 x 3 y−4 x 2 y 2 ( x 2 − y 2 ) 2

=− 2 x 2 y 2 +6x y 3 +2 y 4 ( x 2 − y 2 ) 2

− 2 x 2 y 2 +6x y 3 +2 y 4 ( x 2 − y 2 ) 2 に   x=1 ,  y=−2   を代入する.

f x x,y =− 2⋅1⋅ −2 2 +6⋅1⋅ −2 3 +2⋅ −2 4 1− −2 2

=− 2⋅4+6⋅( −8 )+2⋅16 ( 1−4 ) 2

=− 8−48+32 9 = 8 9

偏導関数の定義より, x  を定数とみなして y  で微分する.

∂ ∂y f( x,y )= ( 3 x 2 +4xy )( x 2 − y 2 )−( 3 x 2 y+2x y 2 )⋅( −2y ) ( x 2 − y 2 ) 2

= 3 x 4 −3 x 2 y 2 +4 x 3 y−4x y 3 +6 x 2 y 2 +4x y 3 ( x 2 − y 2 ) 2

= 3 x 4 +4 x 3 y+3 x 2 y 2 ( x 2 − y 2 ) 2

3 x 4 +4 x 3 y+3 x 2 y 2 ( x 2 − y 2 ) 2 に x=1 , y=−2  を代入する.

f y 1,−2 = 3⋅ 1 4 +4⋅ 1 3 ⋅ −2 +3⋅ 1 2 ⋅ −2 2 1− −2 2 2

= 3−8+12 9 = 7 9

 

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最終更新日: 2024年5月7日