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陰関数(implicit functions)

方程式 3x + 2y + 1 = 0 から, x の関数としての yつまり を考えることができます.一般に2変数関数 f(x,y) に対して,1変数関数 y = g(x) が常に f(x,g(x)) = 0 を満たすとき, y = g(x) を方程式 f(x,y) = 0 から定まる陰関数(implicit function)  といいます.

f(x,y) = 0 から定まる陰関数 y = g(x) を求めることは, f(x,y) = 0 を y について解くことと同じです.しかし f の形によっては,ある x の値に対して, f(x,y) = 0 を満たす y の値は1つもないことがあります.そこでどんな場合に陰関数が存在するかが問題になります.これについて,次の定理があります.

つまり, となる点の近くでは(1)を満足する陰関数 y が存在し.さらに x に関して微分可能であることが証明されています.だから(1)の両辺の全微分をとると

したがって条件 により

と形式的に(3)を導き出すことができます.さらに上の式を x について微分すると

ここで

を用いると

となります.

とおき, f(x,y) の全微分を求めると,

したがって,

また なので,

となります.

2変数関数のときと同じように3変数関数 f(x,y,z) において,

から定まる xy の陰関数 z = g(x,y) について考えることができます.

f(x,y,z) = xy + yz + zx - 1 の全微分をとると

なお z = g(x,y) より

よって

ここで xy は独立変数であることに注意すると,

となります.

次に2つの式 f(x,y,z) = 0, g(x,y,z) = 0 から yzx の陰関数として定まる場合について考えてみましょう.

とおき,全微分をとると,

これより dz を消去すると

したがって,

同様にして,dy を消去すると

したがって,

となります.

[H]





Hisashi Yokota
Thu Dec 26 14:08:48 GMT+0900 1996