$v(x, y)$ は $R^2$ 上の $C^2$ 級関数とする。$\theta \in [0, 2\pi)$ を定数として、変数変換 $(x, y) \mapsto (X, Y)$ を $X = x \cos\theta - y \sin\theta, Y = x \sin\theta + y \cos\theta$ によって与える。この変換を通じて $v$ を $(X, Y)$ の関数とみなしたとき、 (1) $\frac{\partial v}{\partial X}, \frac{\partial v}{\partial Y}$ を $\frac{\partial v}{\partial x}, \frac{\partial v}{\partial y}$ を用いて表せ。 (2) $(\frac{\partial v}{\partial X})^2 + (\frac{\partial v}{\partial Y})^2$ および $\frac{\partial^2 v}{\partial X^2} + \frac{\partial^2 v}{\partial Y^2}$ を $\frac{\partial v}{\partial x}, \frac{\partial v}{\partial y}, \frac{\partial^2 v}{\partial x^2}, \frac{\partial^2 v}{\partial x\partial y}, \frac{\partial^2 v}{\partial y^2}$ 等によって表せ。
2025/7/27
1. 問題の内容
は 上の 級関数とする。 を定数として、変数変換 を
によって与える。この変換を通じて を の関数とみなしたとき、
(1) を を用いて表せ。
(2) および を 等によって表せ。
2. 解き方の手順
(1) 連鎖律を用いて を で表す。
より、
よって、
(2) を計算する。
3. 最終的な答え
(1)
(2)