【微分積分】7-1-2 偏微分の計算|要点まとめ
このページでは、多変数関数を扱う際に基本となる「偏微分の計算」について整理します。一方の変数を定数とみなす考え方を確認しながら、2変数関数を中心に偏微分の具体的な計算手順や注意点を解説します。偏微分可能性や高階偏微分を学ぶための土台として、確実に身につけておきたい基本事項を押さえていきましょう。
偏微分の基本的な計算方法
【例題】次の関数の偏導関数を求めなさい。
(1)\(z=4x^2+5xy-7y^3\)
(2)\(z=xy^2(2x-y)\)
(3)\(z=\sin(x^2+xy)\)
(4)\(z=(x-y)\sqrt{x^2+y^2}\)
(5)\(\displaystyle z=\frac{3x+2y}{4x-3y}\)
(6)\(\displaystyle z=\frac{xy}{\sqrt{x^2+xy+y^2}}\)
(7)\(z=e^{xy}+e^{-xy}\)
(8)\(\displaystyle z=xy\frac{x^2-y^2}{x^2+y^2}\)
(9)\(\displaystyle z=xy\sin^{-1}\frac{y}{x}\)
(10)\(u=x^2y+xyz+xz^3\)
(11)\(u=\sin(xyz)\)
(12)\(u=e^{x^2y}\log(z^2+1)\)
(13)\(\displaystyle f(x,y)=\left\{\begin{array}{l}\displaystyle \frac{x^3-y^3}{x^2+y^2}\ ((x,y)\neq(0,0)) \\ 0\ ((x,y)=(0,0))\end{array}\right.\)
【例題】次の関数が偏微分可能か調べなさい。
(1)\(\displaystyle f(x,y)=\left\{\begin{array}{l}\displaystyle \frac{x^3+y^2}{\sqrt{x^2+y^2}}\ ((x,y)\neq(0,0)) \\ 0\ ((x,y)=(0,0))\end{array}\right.\)
(2)\(\displaystyle f(x,y)=\left\{\begin{array}{l}\displaystyle \frac{x^2y}{x^4+y^2}\ ((x,y)\neq(0,0)) \\ 0\ ((x,y)=(0,0))\end{array}\right.\)
【例題】関数\(\displaystyle z=\sqrt{x^2-y^2}\sin^{-1}\frac{y}{x}\)のとき、次の偏微分方程式が成り立つことを証明しなさい。
\(xz_x+yz_y=z\)
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