$z = f(x, y)$ であり、$x = r\cos\theta$、$y = r\sin\theta$のとき、次の等式を証明します。 $(\frac{\partial z}{\partial x})^2 + (\frac{\partial z}{\partial y})^2 = (\frac{\partial z}{\partial r})^2 + \frac{1}{r^2}(\frac{\partial z}{\partial \theta})^2$
2025/7/21
1. 問題の内容
であり、、のとき、次の等式を証明します。
2. 解き方の手順
まず、 と を、 と による偏微分で表現します。
連鎖律(chain rule)を用いると、以下のようになります。
次に、、、、 を計算します。
これらの結果を上記の式に代入すると、
次に、 と を計算します。
したがって、
であるから、
3. 最終的な答え
が成立することが証明されました。