合成関数の偏微分

■問題

z=xtany,x= sin 1 2t,y= cos 1 2t のとき, dz dt を求めよ.

■答

1 t sin 1 2t 2 t 2 14 t 2  

■ヒント

合成関数の偏微分の公式を用いて偏微分する.

■解説

sin 1 の微分の公式より

dx dt = 2t 1 2t 2 = 2 14 t 2

cos 1 の微分の公式より

dy dt = 2t 1 2t 2 = 2 14 t 2

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 x = tan y

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 y = x · 1 cos 2 y = x cos 2 x

合成関数の偏微分の公式より

dz dt = z x dx dt + z y dy dt

上で求めた式をそれぞれ代入すると

=tany 2 14 t 2 + x cos 2 y 2 14 t 2

= 2 14 t 2 sin cos 1 2t cos cos 1 2t sin 1 2t 2t 2

= 2 14 t 2 1 cos 2 cos 1 2t 2t sin 1 2t 4 t 2

= 2 14 t 2 1 2t 2 2t sin 1 2t 4 t 2

= 1 t sin 1 2t 2 t 2 14 t 2

■別解

z=xtany x= sin 1 2t y= cos 1 2t を代入する.

z= sin 1 2t tan cos 1 2t

よって

dz dt = d dt sin 1 2t tan cos 1 2t + sin 1 2t d dt tan cos 1 2t

= 2 1 2t 2 sin 1 cos 1 2t cos cos 1 2t + sin 1 2t 1 cos cos 1 2t 2 2 1 2t 2

= 2 14 t 2 1 cos cos 1 2t 2 2t sin 1 2t 2t 2 2 14 t 2

= 2 14 t 2 1 2t 2 2t sin 1 2t 2t 2 2 14 t 2

= 1 t sin 1 2t 2 t 2 14 t 2

 

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最終更新日: 2024年6月30日