与えられた4つの関数 $z$ をそれぞれ $x$ と $y$ で偏微分する問題です。

解析学偏微分多変数関数三角関数逆三角関数指数関数対数関数
2025/7/27

1. 問題の内容

与えられた4つの関数 zz をそれぞれ xxyy で偏微分する問題です。

2. 解き方の手順

(1) z=sin(x2+y2)z = \sin(x^2 + y^2)
* xx で偏微分:zx=cos(x2+y2)2x=2xcos(x2+y2)\frac{\partial z}{\partial x} = \cos(x^2 + y^2) \cdot 2x = 2x\cos(x^2 + y^2)
* yy で偏微分:zy=cos(x2+y2)2y=2ycos(x2+y2)\frac{\partial z}{\partial y} = \cos(x^2 + y^2) \cdot 2y = 2y\cos(x^2 + y^2)
(2) z=arcsin(xy)z = \arcsin(xy)
* xx で偏微分:zx=11(xy)2y=y1x2y2\frac{\partial z}{\partial x} = \frac{1}{\sqrt{1 - (xy)^2}} \cdot y = \frac{y}{\sqrt{1 - x^2y^2}}
* yy で偏微分:zy=11(xy)2x=x1x2y2\frac{\partial z}{\partial y} = \frac{1}{\sqrt{1 - (xy)^2}} \cdot x = \frac{x}{\sqrt{1 - x^2y^2}}
(3) z=exyarctan(y)z = e^{xy}\arctan(y)
* xx で偏微分:zx=exyyarctan(y)=yexyarctan(y)\frac{\partial z}{\partial x} = e^{xy} \cdot y \cdot \arctan(y) = ye^{xy}\arctan(y)
* yy で偏微分:zy=exyxarctan(y)+exy11+y2=xexyarctan(y)+exy1+y2\frac{\partial z}{\partial y} = e^{xy} \cdot x \cdot \arctan(y) + e^{xy} \cdot \frac{1}{1+y^2} = xe^{xy}\arctan(y) + \frac{e^{xy}}{1+y^2}
(4) z=xylog(2x+y)z = xy\log(2x + y)
* xx で偏微分:zx=ylog(2x+y)+xy22x+y=ylog(2x+y)+2xy2x+y\frac{\partial z}{\partial x} = y\log(2x + y) + xy \cdot \frac{2}{2x + y} = y\log(2x + y) + \frac{2xy}{2x + y}
* yy で偏微分:zy=xlog(2x+y)+xy12x+y=xlog(2x+y)+xy2x+y\frac{\partial z}{\partial y} = x\log(2x + y) + xy \cdot \frac{1}{2x + y} = x\log(2x + y) + \frac{xy}{2x + y}

3. 最終的な答え

(1)
zx=2xcos(x2+y2)\frac{\partial z}{\partial x} = 2x\cos(x^2 + y^2)
zy=2ycos(x2+y2)\frac{\partial z}{\partial y} = 2y\cos(x^2 + y^2)
(2)
zx=y1x2y2\frac{\partial z}{\partial x} = \frac{y}{\sqrt{1 - x^2y^2}}
zy=x1x2y2\frac{\partial z}{\partial y} = \frac{x}{\sqrt{1 - x^2y^2}}
(3)
zx=yexyarctan(y)\frac{\partial z}{\partial x} = ye^{xy}\arctan(y)
zy=xexyarctan(y)+exy1+y2\frac{\partial z}{\partial y} = xe^{xy}\arctan(y) + \frac{e^{xy}}{1+y^2}
(4)
zx=ylog(2x+y)+2xy2x+y\frac{\partial z}{\partial x} = y\log(2x + y) + \frac{2xy}{2x + y}
zy=xlog(2x+y)+xy2x+y\frac{\partial z}{\partial y} = x\log(2x + y) + \frac{xy}{2x + y}

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