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.
解
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 x,y の陰関数 z = g(x,y) について考えることができます.
解 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 x と y 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 y,z が x の陰関数として定まる場合について考えてみましょう.
解
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]