与えられた式 $R = \frac{D_{n+m}^2 - D_n^2}{4m\lambda}$ において、変数 $D_{n+m}$, $D_n$, および $\lambda$ で偏微分をそれぞれ計算します。

解析学偏微分微分多変数関数
2025/7/5

1. 問題の内容

与えられた式 R=Dn+m2Dn24mλR = \frac{D_{n+m}^2 - D_n^2}{4m\lambda} において、変数 Dn+mD_{n+m}, DnD_n, および λ\lambda で偏微分をそれぞれ計算します。

2. 解き方の手順

偏微分はそれぞれの変数に関してのみ微分を行い、他の変数は定数として扱います。
(1) Dn+mD_{n+m} に関する偏微分:
Dn+mD_{n+m} の項のみを微分します。
RDn+m=14mλDn+m(Dn+m2Dn2)=14mλ(2Dn+m)=Dn+m2mλ\frac{\partial R}{\partial D_{n+m}} = \frac{1}{4m\lambda} \frac{\partial}{\partial D_{n+m}} (D_{n+m}^2 - D_n^2) = \frac{1}{4m\lambda} (2D_{n+m}) = \frac{D_{n+m}}{2m\lambda}
(2) DnD_n に関する偏微分:
DnD_n の項のみを微分します。
RDn=14mλDn(Dn+m2Dn2)=14mλ(2Dn)=Dn2mλ\frac{\partial R}{\partial D_n} = \frac{1}{4m\lambda} \frac{\partial}{\partial D_n} (D_{n+m}^2 - D_n^2) = \frac{1}{4m\lambda} (-2D_n) = -\frac{D_n}{2m\lambda}
(3) λ\lambda に関する偏微分:
λ\lambda の項のみを微分します。
Rλ=Dn+m2Dn24mλ(1λ)=Dn+m2Dn24m(1λ2)=Dn+m2Dn24mλ2\frac{\partial R}{\partial \lambda} = \frac{D_{n+m}^2 - D_n^2}{4m} \frac{\partial}{\partial \lambda} (\frac{1}{\lambda}) = \frac{D_{n+m}^2 - D_n^2}{4m} (-\frac{1}{\lambda^2}) = -\frac{D_{n+m}^2 - D_n^2}{4m\lambda^2}

3. 最終的な答え

RDn+m=Dn+m2mλ\frac{\partial R}{\partial D_{n+m}} = \frac{D_{n+m}}{2m\lambda}
RDn=Dn2mλ\frac{\partial R}{\partial D_n} = -\frac{D_n}{2m\lambda}
Rλ=Dn+m2Dn24mλ2\frac{\partial R}{\partial \lambda} = -\frac{D_{n+m}^2 - D_n^2}{4m\lambda^2}

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