• ベストアンサー

偏導関数について。

(1)f(x,y)=x'2y+xInxy (2)f(x,y)=-Inx'2y+ye'-2x  ちなみに'2は二乗、'-2xは-2x乗です。 この関数の1階偏導関数fx,fy、および交差偏導関数fxy、2階の偏導関数fxxをもとめよ。 という問題がよく分かりません。 解説も含めて説明して頂けるとうれしいです。 よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • R_Earl
  • ベストアンサー率55% (473/849)
回答No.1

まず、『In』はもしかして『ln』ではないでしょうか? lnとは、底がeの対数のこと(自然対数)です。 それと(1)のx'2yは『(xの2乗)×y』でしょうか?そうだという前提で話を進めます。 > 1階偏導関数fx,fy fxはf(x,y)をxで1回微分したもの、fyはf(x,y)をyで1回微分したものと考えてください。 f(x,y) = x'2 + 3xy + y'3だとしたら('2は2乗、'3は3乗とします。) fx = 2x + 3y fy = 3x + 3y'2 fxを計算する際に、yは定数と考えます。 x'2をxで微分すれば2xです。その次に3xyをxで微分することを考えます。 3axをxで微分すると3aですよね?同じ理由で3xyをxで微分すると3yになります。 次にy'3の微分ですが、xの無い単なる数を微分すると0になりますよね? 例えば3を微分すれば0ですし、-9を微分しても0です。同様の理由で、定数y^3もxで微分すると0です。 fyはyで微分するので、今度はxを定数と考えてyで微分して下さい。 x'2にはyが何もついていない定数ですからyで微分すると0です。 3xyはyで微分すると3x、y'3はyの3乗なのでyで微分すると3y'2です。 > および交差偏導関数fxy 交差偏導関数という表現は初めて見ましたが、fxyとなっているので、 fxを1回yで微分したものがfxyとなるはずです。 yで微分するので、xは定数と考えてください。 fx = 2x + 3yなら、 fxy = 3 です。 > 2階の偏導関数fxx fxをもう1回xで微分したものです。xで微分するのでyは定数と考えてください。 fx = 2x + 3yなら、 fxx = 2 です。 (1)のf(x,y) = x'2y + xlnxyでしたら、 fx = 2x + 1 + lnxy (x'2 → 2x 、 xlnxy → (1 + lnxy)) fy = x'2 + (x/y) (x'2y → x'2 、xlnxy → (x/y)) となるはずです。ただ、計算ミスがあるかもしれないので、 実際に計算してみて答えを出してください。

その他の回答 (1)

  • R_Earl
  • ベストアンサー率55% (473/849)
回答No.2

ANo1ですが、下から5行目を訂正です。 (誤)fx = 2x + 1 + lnxy (x'2 → 2x 、 xlnxy → (1 + lnxy))  ↓ (正)fx = 2xy + 1 + lnxy (x'2 → 2xy 、 xlnxy → (1 + lnxy))

関連するQ&A

  • 偏導関数が分かりません

    次の関数の偏導関数fx・fyを求めなさい。 (1)f(x、y)=x^3y+y^2 (2)f(x、y)=xsin(xy) (3)f(x、y)=x^2e-y^2 私自身偏導関数をまったく理解してないので解き方も含めてご教授頂けるとありがたいです。 宜しくお願い致します。

  • f(x,y)=xe^(xy+2y^2)の第1次及び第2次の偏導関数を求

    f(x,y)=xe^(xy+2y^2)の第1次及び第2次の偏導関数を求める問題で解答はfx=(1+xy)e^(xy+2y^2),fy=x(x+4y)e^(xy+2y^2),fxx=(2y+xy^2)e^(xy+2y^2), fxy={x+(1+xy)(x+4y)}e^(xy+2y^2),fyy={4x+x(x+4y)^2}e^(xy+2y^2)でそれぞれどのようにして微分されているのかを詳しく教えてください 特にfxxからまったく分からないので教えてください 回答よろしくお願いします。

  • 2変数関数について・・・?

    2変数関数のz = f(x,y) = x^2 / (x^2 + y^2)の f(x,y),fx,fy,fxx,fxy,fyx,fyy、はどうなるのでしょうか?

  • f(x,y)=xe^(xy+2y^2)の第1次及び第2次の偏導関数を求

    f(x,y)=xe^(xy+2y^2)の第1次及び第2次の偏導関数を求める問題で解答はfx=(1+xy)e^(xy+2y^2),fy=x(x+4y)e^(xy+2y^2),fxx=(2y+xy^2)e^(xy+2y^2), fxy={x+(1+xy)(x+4y)}e^(xy+2y^2),fyy={4x+x(x+4y)^2}e^(xy+2y^2)でそれぞれどのようにして微分されているのかを詳しく教えてください fxxから本当に分からないので教えてください 回答よろしくお願いします

  • 2次偏導関数の連続について

    予習していたとき 関数F(x,y)の2次偏導関数Fxy(x,y), Fyx(x,y)が連続ならば, Fxy(x,y)=Fyx(x,y)であることを示してください。 という問題で詰まりました ご教授お願いします

  • 偏導関数の計算など

    関数f(x,y) = x^3-3x^2y+xy^2+y^3-4x+y に関して (1)偏導関数fx(x,y)、fy(x,y) を計算し、fx(1,-1)、fy(1,-1) を求める。 (2)z = f(x,y) の(x,y) = (1,-1) における接平面の方程式を求める。 (3)(x,y) = (1,-1) を通る、f(x,y)の等高線の(x,y) = (1,-1) における接線の方程式を求める。 この問題の解き方が、例題などを見てもよく分かりません。 詳しいかた、解き方と答えを教えてください。 よろしくお願いします。

  • 高次(階)偏導関数の問題について

    高次(階)偏導関数の問題をどうにか解いてみたのですが、 あっているか自信がありません。特に(6)の問題。 わかる方、ご指導よろしくお願いします。 【問題】 次の関数f(x,y)の2次までの変動関数を求めよ。 (1) x^2+3xy+y^2+2 fx(x,y)=2x+3y fy(x,y)=3x+2y fxx(x,y)=2 fxy(x,y)=3 fyx(x,y)=3 fyy(x,y)=2 (2) log(x^2+y^2+1) d/dt log(t)=1/t δ/δx x^2+y^2+1=2x δ/δy x^2+y^2+1=2y 合成関数の微分の公式を適用し、 fx(x,y)=1/(x^2+y^2+1)*2x=2x/(x^2+y^2+1) fy(x,y)=1/(x^2+y^2+1)*2y=2y/(x^2+y^2+1) 商の微分の公式を適用し fxx(x,y)={(2*(x^2+y^2+1)-2x(2x)}/(x^2+y^2+1)^2=-2(x^2-y^2-1)/(x^2+y^2+1)^2 同様に計算し、 fxy(x,y)=-4xy/(x^2+y^2+1)^2 fyx(x,y)=-4xy/(x^2+y^2+1)^2 fyy(x,y)=2(x^2-y^2+1)/(x^2+y^2+1)^2 (3) e^(xy) d/dt log(t)=e^t δ/δx xy=y δ/δy xy=x 合成関数の微分の公式を適用し、 fx(x,y)=e^(xy)*y=y e^(xy) fy(x,y)=e^(xy)*x=x e^(xy) fxx(x,y)=y e^(xy)*y=y^2 e^(xy) fxy(x,y)=y e^(xy)*x=xy e^(xy) fyx(x,y)=x e^(xy)*y=xy e^(xy) fyy(x,y)=x e^(xy)*x=y^2 e^(xy) (4) e^(2x+3y) d/dt log(t)=e^t δ/δx 2x+3y=2 δ/δy 2x+3y=3 合成関数の微分の公式を適用し、 fx(x,y)=e^(2x+3y)*2=2 e^(xy) fy(x,y)=e^(2x+3y)*3=3 e^(xy) fxx(x,y)=2 e^(2x+3y)*2=4 e^(xy) fxy(x,y)=2 e^(2x+3y)*3=6 e^(xy) fyx(x,y)=3 e^(2x+3y)*2=6 e^(xy) fyy(x,y)=3 e^(2x+3y)*3=9 e^(xy) (5) x^2+3xy+4y^2+1 fx(x,y)=2x+3y fy(x,y)=3x+8y fxx(x,y)=2 fxy(x,y)=3 fyx(x,y)=3 fyy(x,y)=8 (6) xy(x^2-y^2)/(x^2+y^2) ((x,y)≠(0,0)) { 0 ((x,y)=(0,0)) fx(0,0)={f(x,0)-f(0,0)}/x=0/x=0 同様に fy(0,0)={f(0,y)-f(0,0)}/y=0/y=0 (x,y)≠0のとき、商の微分の公式を適用して fx(x,y)=y(x^4+4x^2y^2-y^4)/(x^2+y^2)^2 fy(x,y)=x(x^4-4x^2y^2-y^4)/(x^2+y^2)^2 再度、商の微分の公式を適用して fxx(x,y)=-4xy^3(x^2-3y^2)/(x^2+y^2)^3 fxy(x,y)=(x^6+9x^4y^2-9x^2y^4-y^6)/(x^2+y^2)^3 fyx(x,y)=(x^6+9x^4y^2-9x^2y^4-y^6)/(x^2+y^2)^3 fyy(x,y)=-4xy(2x^4+x^2+y^4)/(x^2+y^2)^3 疑問点1 fxx(0,0),fxy(0,0),fyx(0,0),fyy(0,0)についても、 求めなくてもいいのでしょうか? 疑問点2 商の微分を2回行うことにより、計算結果を導いたのですが、 もっと簡単な手順で導く公式等はないのでしょうか? たびたびの質問で申し訳ありませんが、 ご指導のほどよろしくお願いします。

  • 偏微分の合成関数の問題です。

    「F=F(x,y)をC^2級関数とする。x=x(s,t),y=y(s,t)がx=st,y=t^2で与えられるとき、合成関数Z=Z(s,t)=F(x(s,t),y(s,t))の偏導関数Zs,Zt,Zss,Zst,ZttをFx,Fy,Fxx,Fxy,Fyyを用いて表せ」という問題なのですが、単純な偏微分はわかるのですが、合成関数になるとよくわかりません。解法、もしくはヒントよろしくお願いします。

  • 偏導関数ご教授ください!!!

    fx(x,y)=2x+e^y fy(x,y)=2y+ye^y f(0,0)=1 上記3条件を満たすf(x,y)を求めよ。 全微分 z-c=fx(x,y)*(x-a)+fy(x,y)*(y-b) を利用して       z-1=(2x+e^y)*(x-0)+(2y+ye^y)(y-0) として解いていったのですが答えが違います。 正しい解法を教えてください。おねがいします。

  • 2変数関数のテイラーの定理の問題について

    どうにか2変数関数のテイラーの定理の問題まで解き進めることができました。 ここまでこれたのも、こちらでご指導くださった皆様のおかげと大変感謝しております。まだまだ勉強不足ですが、引き続きご鞭撻のほど、よろしくお願いしまします。 2変数関数のテイラーの定理の問題を解いてみたのですが、 これであっているのか、ご指導いただければと思います。 特に(5)が自信ないです。 【問題】 次の2変数関数に、n=2の場合の「マクローリンの定理」を適用せよ。 ※2変数関数のマクローリンの定理 f(x,y)=f(0,0) +(1/1!){x・(δ/δx)+y・(δ/δy)} f(0,0) +(1/2!){x・(δ/δx)+y・(δ/δy)}^(2) f(0,0) +… +(1/(n-1)!){x・(δ/δx)+y・(δ/δy)}^(n-1) f(0,0) +(1/n!){x・(δ/δx)+y・(δ/δy)}^(n) f(θx,θy) (0<θ<1) ※2変数関数のマクローリンの定理(n=2の場合) f(x,y)=f(0,0)+{fx(0,0)+fy(0,0)y} +(1/2){fxx(θx,θy)x^(2)+2fxy(θx,θy)xy+fyy(θx,θy)y^(2)} (1) x+y f(x,y)=x+y f(0,0)=0 fx(x,y)=1 fx(0,0)=1 fy(x,y)=1 fy(0,0)=0 fxx(x,y)=0 fxx(0,0)=0 fxy(x,y)=0 fxy(0,0)=0 fyy(x,y)=0 fyy(0,0)=0 2変数関数のマクローリンの定理(n=2)を適用し、 f(x,y)=0+(0x+0y)+(1/2)(0x^2+2・0xy+0・y^2)=0 (2) x^2+y^2 f(x,y)=x^2+y^2 f(0,0)=0 fx(x,y)=2x fx(0,0)=0 fy(x,y)=2y fy(0,0)=0 fxx(x,y)=2 fxx(θx,θy)=2 fxy(x,y)=0 fxy(θx,θy)=0 fyy(x,y)=2 fyy(θx,θy)=2 2変数関数のマクローリンの定理(n=2)を適用し、 f(x,y)=0+(0x+0y)+(1/2)(2x^2+2・0xy+2y^2) =(1/2)(2x^2+2y^2) =x^2+y^2 (3) x^2+2xy+y^2 f(x,y)=x^2+2xy+y^2 f(0,0)=0 fx(x,y)=2x+2y fx(0,0)=0 fy(x,y)=2x+2y fy(0,0)=0 fxx(x,y)=2 fxx(θx,θy)=2 fxy(x,y)=2 fxy(θx,θy)=2 fyy(x,y)=2 fyy(θx,θy)=2 2変数関数のマクローリンの定理(n=2)を適用し、 f(x,y)=0+(0x+0y)+(1/2)(2x^2+2・2xy+2y^2) =(1/2)(2x^2+4xy+2y^2) =x^2+2xy+y^2 =(x+y)^2 (4) x^3+y^3 f(x,y)=x^3+y^3 f(0,0)=0 fx(x,y)=3x^2 fx(0,0)=0 fy(x,y)=3y^2 fy(0,0)=0 fxx(x,y)=6x fxx(0,0)=0 fxy(x,y)=0 fxy(0,0)=0 fyy(x,y)=6y fyy(0,0)=0 2変数関数のマクローリンの定理(n=2)を適用する。 ただし、3次式のため、fxx(x,y),fxy(x,y),fyy(x,y)までの計算とする。 f(x,y)=0+(0x+0y)+(1/2)(0・x^2+2・0xy+0・y^2)=0 (5) e^(x)・sin(y) f(x,y)=e^(x)・sin(y) f(0,0)=e^(0)・sin(0)=1・0=0 fx(x,y)=e^(x)・sin(y) fx(0,0)=e^(0)・sin(0)=1・0=0 fy(x,y)=e^(x)・cos(y) fy(0,0)=e^(0)・cos(0)=1・1=1 fxx(x,y)=e^(x)・sin(y) fxx(θx,θy)=e^(θx)・sin(θy) fxy(x,y)=e^(x)・cos(y) fxy(θx,θy)=e^(θx)・cos(θy) fyy(x,y)=e^(x)・(-sin(y))=-e^(x)・sin(y) fyy(θx,θy)=-e^(θx)・sin(θy) 2変数関数のマクローリンの定理(n=2)を適用し、 f(x,y)=0+(0x+1y) +(1/2)(e^(θx)・sin(θy)・x^2+2・e^(θx)・cos(θy)・xy-e^(θx)・sin(θy)y^2) =y+(1/2)e^(θx)(sin(θy)・x^2+2cos(θy)・xy-sin(θy)y^2) =y+(1/2)θ・e^(θx)(sin(y)x^2+2cos(y)xy-sin(y)y^2) =y+(1/2)θ・e^(θx)((x^2-y^2)sin(y)x^2+2cos(y)xy) 以上、よろしくお願いしたします。