関数 $f(x, y) = 1 + 2x^2y - 3xy^3$ を偏微分し、$f_x(x, y)$ および $f_y(x, y)$ を求める問題です。$f_x(x,y)$は $Axy + By^C$ の形になり、$f_y(x,y)$は $Dx^E + Fx^Gy^H$ の形になります。

解析学偏微分多変数関数偏導関数
2025/6/25

1. 問題の内容

関数 f(x,y)=1+2x2y3xy3f(x, y) = 1 + 2x^2y - 3xy^3 を偏微分し、fx(x,y)f_x(x, y) および fy(x,y)f_y(x, y) を求める問題です。fx(x,y)f_x(x,y)Axy+ByCAxy + By^C の形になり、fy(x,y)f_y(x,y)DxE+FxGyHDx^E + Fx^Gy^H の形になります。

2. 解き方の手順

まず、fx(x,y)f_x(x, y)を求めます。これは、f(x,y)f(x, y)xx で偏微分することです。
xx で偏微分するときは、yy を定数として扱います。
fx(x,y)=x(1+2x2y3xy3)f_x(x, y) = \frac{\partial}{\partial x}(1 + 2x^2y - 3xy^3)
=x(1)+x(2x2y)x(3xy3)= \frac{\partial}{\partial x}(1) + \frac{\partial}{\partial x}(2x^2y) - \frac{\partial}{\partial x}(3xy^3)
=0+4xy3y3= 0 + 4xy - 3y^3
したがって、fx(x,y)=4xy3y3f_x(x, y) = 4xy - 3y^3 となります。
次に、fy(x,y)f_y(x, y)を求めます。これは、f(x,y)f(x, y)yy で偏微分することです。
yy で偏微分するときは、xx を定数として扱います。
fy(x,y)=y(1+2x2y3xy3)f_y(x, y) = \frac{\partial}{\partial y}(1 + 2x^2y - 3xy^3)
=y(1)+y(2x2y)y(3xy3)= \frac{\partial}{\partial y}(1) + \frac{\partial}{\partial y}(2x^2y) - \frac{\partial}{\partial y}(3xy^3)
=0+2x29xy2= 0 + 2x^2 - 9xy^2
したがって、fy(x,y)=2x29xy2f_y(x, y) = 2x^2 - 9xy^2 となります。
fx(x,y)=4xy3y3f_x(x, y) = 4xy - 3y^3fx(x,y)=Axy+ByCf_x(x, y) = Axy + By^C を比較すると、A=4A = 4, B=3B = -3, C=3C = 3 となります。
fy(x,y)=2x29xy2f_y(x, y) = 2x^2 - 9xy^2fy(x,y)=DxE+FxGyHf_y(x, y) = Dx^E + Fx^Gy^H を比較すると、D=2D = 2, E=2E = 2, F=9F = -9, G=1G = 1, H=2H = 2 となります。

3. 最終的な答え

A = 4
B = -3
C = 3
D = 2
E = 2
F = -9
G = 1
H = 2

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