(1) $f(x,y) = \frac{x-y}{x+y}$ (2) $f(x,y) = e^{x^2y}$ (3) $f(x,y) = e^x \sin(2x^2+3y)$
2025/7/20
## 数学の問題の解答
以下に、与えられた問題の解答を示します。
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1. 問題の内容
以下の問題が与えられています。
1. 関数 $f(x,y)$ を偏微分し、$x$ および $y$ についての偏導関数 $f_x$ および $f_y$ を求める。
(1)
(2)
(3)
2. $z = x^2 + y^3$, $x = 3t^2 + 2t + 1$, $y = -2t - 3$ のとき、$\frac{dz}{dt}$ を求める。
3. $z = x^2 - 2xy + y^2$, $x = r \cos \theta$, $y = r \sin \theta$ のとき、$\frac{\partial z}{\partial r}$, $\frac{\partial z}{\partial \theta}$ を求める。
4. $f(x,y) = \log \sqrt{x^2 + y^2}$ について、$\frac{\partial^2 f}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 f}{\partial y^2}$ を求める。
5. $z = f(x,y)$, $x = r \cos \theta$, $y = r \sin \theta$ のとき、次の等式が成り立つことを証明する。
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2. 解き方の手順
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1. (1) $f(x,y) = \frac{x-y}{x+y}$**
* を求める:
商の微分公式を用いる。
* を求める:
同様に商の微分公式を用いる。
**(2) **
* を求める:
合成関数の微分を用いる。
* を求める:
合成関数の微分を用いる。
**(3) **
* を求める:
積の微分と合成関数の微分を用いる。
* を求める:
合成関数の微分を用いる。
**
2. $z = x^2 + y^3$, $x = 3t^2 + 2t + 1$, $y = -2t - 3$**
* を求める:
合成関数の微分を用いる。
,
,
したがって、
**
3. $z = x^2 - 2xy + y^2$, $x = r \cos \theta$, $y = r \sin \theta$**
* を求める:
合成関数の微分を用いる。
,
,
したがって、
ここで、, を代入すると、
* を求める:
合成関数の微分を用いる。
,
,
したがって、
ここで、, を代入すると、
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4. $f(x,y) = \log \sqrt{x^2 + y^2}$**
* を求める:
* を求める:
* を求める:
* を求める:
* を求める:
**
5. $z = f(x,y)$, $x = r \cos \theta$, $y = r \sin \theta$**
* を求める:
* を求める:
* を求める:
* を求める:
* を求める:
したがって、
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3. 最終的な答え
1. (1) $f_x = \frac{2y}{(x+y)^2}$, $f_y = \frac{-2x}{(x+y)^2}$
(2) ,
(3) ,