z=g(f(x,y))とするとき、
∂^2z/∂\(x^{2}\), ∂^2z/∂x∂y, 、∂^2z/∂\(y^{2}\)
をf,gの2階までの導関数で表しなさい。
これをよろしくおねがいします。
★希望★完全解答★
z=g(f(x,y))とするとき、
∂^2z/∂\(x^{2}\), ∂^2z/∂x∂y, 、∂^2z/∂\(y^{2}\)
をf,gの2階までの導関数で表しなさい。
これをよろしくおねがいします。
★希望★完全解答★
w=f(x,y) とすると、
dw = ∂f/∂x・dx + ∂f/∂y・dy …全微分
また、z=g(w) に対して、
dz = g'(w)dw …常微分
よって、
dz = g'(w)・∂f/∂x・dx + g'(w)・∂f/∂y・dy
これより、
∂z/∂x = g'(w)・∂f/∂x
∂z/∂y = g'(w)・∂f/∂y
同様に、
∂g'(w)/∂x = g''(w)・∂f/∂x
∂g'(w)/∂y = g''(w)・∂f/∂y
以上により
∂^2z/∂\(x^{2}\)
= ∂(∂z/∂x)/∂x
= ∂(g'(w)・∂f/∂x)/∂x
= ∂g'(w)/∂x・∂f/∂x + g'(w)・∂(∂f/∂x)/∂x ←積の微分
= g''(w)・(∂f/∂x\()^{2}\) + g'(w)・∂^2f/∂\(x^{2}\)
= g''(f(x,y))・(∂f(x,y)/∂x\()^{2}\) + g'(f(x,y))・∂^2f(x,y)/∂\(x^{2}\)
同様に、
∂^2z/∂\(y^{2}\)
= g''(f(x,y))・(∂f(x,y)/∂y\()^{2}\) + g'(f(x,y))・∂^2f(x,y)/∂\(y^{2}\)
また、
∂^2z/∂x∂y
= ∂(∂z/∂x)/∂y
= ∂(g'(w)・∂f/∂x)/∂y
= ∂g'(w)/∂y・∂f/∂x + g'(w)・∂(∂f/∂x)/∂y
= g''(w)・∂f/∂x・∂f/∂y + g'(w)・∂^2f/∂x∂y
= g''(f(x,y))・∂f(x,y)/∂x・∂f(x,y)/∂y + g'(f(x,y))・∂^2f(x,y)/∂x∂y