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 )= tan −1 y x

■答

それぞれ, 2 5 , 1 5

■ヒント

tan −1 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

∂ ∂x f x,y = ∂ ∂x tan −1 y x = d du tan −1 u ∂u ∂x

∂ ∂y f x,y = ∂ ∂y tan −1 y x = d du tan −1 u ∂u ∂y

となる.

d du tan −1 u= 1 1+ u 2

∂u ∂x = ∂ ∂x y x =− y x 2

∂u ∂y = ∂ ∂y y x = 1 x

よって

d du tan −1 u ∂u ∂x = 1 1+ u 2 − y x 2 =− 1 1+ y x 2 y x 2 =− y x 2 + y 2

d du tan −1 u ∂u ∂y = 1 1+ u 2 1 x = 1 1+ y x 2 1 x = x x 2 + y 2

すなわち

∂ ∂x f x,y =− y x 2 + y 2

∂ ∂y f x,y = x x 2 + y 2

となる.

f x 1,−2 = − −2 1 2 + −2 2 = 2 1+4 = 2 5

f y 1,−2 = 1 1 2 + −2 2 = 1 5

 

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学生スタッフ作成

最終更新日: 2024年5月7日