$u = \log \sqrt{x^2 + y^2}$ ($x^2 + y^2 \ne 0$), $v = \tan^{-1} \frac{y}{x}$ ($x \ne 0$) が与えられたとき、以下の2つを証明する問題です。 (1) $\frac{\partial u}{\partial x} = \frac{\partial v}{\partial y}$, $\frac{\partial u}{\partial y} = -\frac{\partial v}{\partial x}$ (2) $\Delta u = 0$, $\Delta v = 0$ (ここで、$\Delta$ はラプラシアンを表し、$\Delta u = \frac{\partial^2 u}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 u}{\partial y^2}$ です)
2025/7/21
1. 問題の内容
(), () が与えられたとき、以下の2つを証明する問題です。
(1) ,
(2) , (ここで、 はラプラシアンを表し、 です)
2. 解き方の手順
(1) まず、それぞれの偏微分を計算します。
なので、
次に、を偏微分します。
したがって、
(2) ラプラシアンを計算します。
3. 最終的な答え
(1) , は成立する。
(2) , は成立する。