$x, y, z$ の間に関数関係 $f(x, y, z) = 0$ があるとき、次の式が成り立つことを示す問題です。 $$ \left( \frac{\partial x}{\partial y} \right)_z \left( \frac{\partial y}{\partial z} \right)_x \left( \frac{\partial z}{\partial x} \right)_y = -1 $$

解析学偏微分連鎖律陰関数
2025/5/15

1. 問題の内容

x,y,zx, y, z の間に関数関係 f(x,y,z)=0f(x, y, z) = 0 があるとき、次の式が成り立つことを示す問題です。
(xy)z(yz)x(zx)y=1 \left( \frac{\partial x}{\partial y} \right)_z \left( \frac{\partial y}{\partial z} \right)_x \left( \frac{\partial z}{\partial x} \right)_y = -1

2. 解き方の手順

f(x,y,z)=0f(x, y, z) = 0 の全微分を考えます。
df=fxdx+fydy+fzdz=0 df = \frac{\partial f}{\partial x} dx + \frac{\partial f}{\partial y} dy + \frac{\partial f}{\partial z} dz = 0
(xy)z\frac{\partial x}{\partial y})_z を求めるには、zzを固定して、xxyyの変化を考えます。dz=0dz=0とおくと、
fxdx+fydy=0 \frac{\partial f}{\partial x} dx + \frac{\partial f}{\partial y} dy = 0
(xy)z=fyfx \left( \frac{\partial x}{\partial y} \right)_z = - \frac{\frac{\partial f}{\partial y}}{\frac{\partial f}{\partial x}}
同様に、
(yz)x=fzfy \left( \frac{\partial y}{\partial z} \right)_x = - \frac{\frac{\partial f}{\partial z}}{\frac{\partial f}{\partial y}}
(zx)y=fxfz \left( \frac{\partial z}{\partial x} \right)_y = - \frac{\frac{\partial f}{\partial x}}{\frac{\partial f}{\partial z}}
したがって、
(xy)z(yz)x(zx)y=(fyfx)(fzfy)(fxfz)=1 \left( \frac{\partial x}{\partial y} \right)_z \left( \frac{\partial y}{\partial z} \right)_x \left( \frac{\partial z}{\partial x} \right)_y = \left( - \frac{\frac{\partial f}{\partial y}}{\frac{\partial f}{\partial x}} \right) \left( - \frac{\frac{\partial f}{\partial z}}{\frac{\partial f}{\partial y}} \right) \left( - \frac{\frac{\partial f}{\partial x}}{\frac{\partial f}{\partial z}} \right) = -1

3. 最終的な答え

(xy)z(yz)x(zx)y=1 \left( \frac{\partial x}{\partial y} \right)_z \left( \frac{\partial y}{\partial z} \right)_x \left( \frac{\partial z}{\partial x} \right)_y = -1

「解析学」の関連問題

与えられた積分 $\int \frac{dx}{x^2 - 9}$ を計算します。

積分部分分数分解対数関数
2025/5/15

$x = \rho \cos \phi$, $y = \rho \sin \phi$ のとき、 $\frac{\partial^2 u}{\partial x^2} + \frac{\partial^...

偏微分連鎖律座標変換ラプラシアン
2025/5/15

$x$, $y$, $z$ の間に函数関係があるとき、すなわち $f(x, y, z) = 0$ のとき、 $$ \left( \frac{\partial x}{\partial y} \right...

偏微分多変数函数偏微分方程式
2025/5/15

関数 $u(x, t) = f(x+at) + g(x-at)$ が与えられています。ここで、$f(x)$ と $g(x)$ は任意の関数です。この関数 $u(x, t)$ が偏微分方程式 $\fra...

偏微分方程式波動方程式偏微分微分
2025/5/15

$\cos^{-1} (\cos \frac{7}{6} \pi) = \frac{A}{6} \pi$ を満たす $A$ の値を求めよ。

逆三角関数三角関数cos角度
2025/5/15

$\arcsin x - \arccos x = \arcsin \frac{1}{2}$ を満たす $x$ を求める。ここで$\arcsin$は逆正弦関数、$\arccos$は逆余弦関数を表す。

逆三角関数方程式三角関数
2025/5/15

$\tan^{-1}x = \sin^{-1}\frac{1}{\sqrt{2}}$ を満たす $x$ の値を求める問題です。

逆三角関数tan⁻¹sin⁻¹三角関数方程式
2025/5/15

$\cos^{-1} (\cos \frac{7}{6} \pi) = \frac{A}{6} \pi$ を満たす $A$ を求める問題です。

逆三角関数三角関数cos
2025/5/15

$\lim_{x \to 0} \frac{\sin^{-1}(2x)}{\tan(3x)}$ の極限値を求める。

極限ロピタルの定理逆三角関数三角関数
2025/5/15

与えられた2つの三角関数の最大値と最小値を求める問題です。 (1) $y = \sin x - \cos x$ (2) $y = \sqrt{6} \sin x - \sqrt{2} \cos x$

三角関数三角関数の合成最大値最小値
2025/5/15