$u=u(x,y)$ であり、$x=r\cos\theta$, $y=r\sin\theta$ であるとき、以下の問いに答える。 (1) $\frac{\partial u}{\partial r}$、$\frac{\partial u}{\partial \theta}$ を $\frac{\partial u}{\partial x}$、$\frac{\partial u}{\partial y}$ で表せ。 (2) $\frac{\partial u}{\partial x}$、$\frac{\partial u}{\partial y}$ を $\frac{\partial u}{\partial r}$、$\frac{\partial u}{\partial \theta}$ で表せ。 (3) $(\frac{\partial u}{\partial x})^2+(\frac{\partial u}{\partial y})^2$ と $\frac{\partial^2 u}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 u}{\partial y^2}$ を $\frac{\partial u}{\partial r}$、$\frac{\partial u}{\partial \theta}$ で表せ。
2025/7/4
1. 問題の内容
であり、, であるとき、以下の問いに答える。
(1) 、 を 、 で表せ。
(2) 、 を 、 で表せ。
(3) と を 、 で表せ。
2. 解き方の手順
(1)
合成関数の微分より、
(2)
(1)より
この連立方程式を 、 について解く。
より
より
(3)
,
,
3. 最終的な答え
(1)
(2)
(3)