n変数関数の偏微分可能・偏微分係数・偏導関数の定義  

 ・定義:n変数関数の偏微分可能・偏微分係数の定義/偏導関数の定義
 ・
定義:n変数関数の連続微分可能・C1級の定義/偏微分する 

 ※n変数関数の微分関連ページ:微分演算子/高次の偏微分/方向微分/全微分/高階全微分/
 ※微分定義関連ページ:1変数関数の微分/2変数関数の偏微分/2変数関数の全微分
 
※n変数関数微分の応用:合成関数の微分/平均値定理・テイラーの定理/極値問題
              陰関数定理/逆関数定理/ラグランジュ未定乗数法
→
文献・総目次 

定義:y=f (x1, x2, …,xn)は 点A=(a1, a2, …,an)においてxiについて偏微分可能 partially differentiable
        点A=(a1, a2, …,an)におけるxiに関する偏微分係数 partially differential coefficient   


定義


(1)
・「 n変数関数y=f (x1,x2,…,xn ) が
     
点(a1, a2, …,an)においてx1に関して偏微分可能partially differentiable」
 とは、
 
x2,…,xnをそれぞれa2, …,anに固定して、x1だけの1変数関数としたf (x1, a2, …,an)が、
 
x1=a1において、x1について微分可能であること、
  すなわち、
     

     が有限値に
収束すること
     ないし、
     

     が有限値に
収束すること 
 をいう。
    
* ここで、
      
     の
右極限=右微分係数と左極限=左微分係数が
     ともに存在して
     一致することが含意されていることに注意。
・「
点(a1, a2, …,an)における n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )の
     
x1に関する偏微分係数partially differential coefficient・第1偏微係数」
    
 とは、
 
x2,…,xnをそれぞれa2, …,anに固定して、x1だけの1変数関数としたf (x1, a2, …,an)の、
 
x1=a1における微分係数
   すなわち、 
     

   ないし、
     

 のことをいう。


[文献-数学]
黒田『微分積分学』8.3.1偏導関数の定義(p.282);
杉浦『解析入門』�U§3 (p.108):ベクトル値関数.
小平『解析入門II』§6.4 (p.310).

[
文献-数理経済学]
岡田『経済学・経営学のための数学』1.6(p.47)
西村『経済数学早わかり』3章§3 (p.118);
神谷浦井『経済学のための数学入門』6.3.1 (p. 223)
Chiang,
Fundamental Methods of Mathematical Economics 7.4 (p.174)
cf.
1変数関数の微分係数/2変数関数の偏微分/
  ベクトル値関数の偏微分

 

(2)
・「 n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )が
     
点(a1, a2, a3, …,an)においてx2に関して偏微分可能partially differentiable」
 とは、
 
x1,x3,…,xnをそれぞれa1, a3, …,anに固定して、x2だけの1変数関数としたf (a1, x2 , a3, …,an)が、
 
x2=a2において、x2について微分可能であること、
  すなわち、
     

     が有限値に
収束すること
     ないし、
     

     が有限値に
収束すること 
 をいう。
    
*ここで、
     
    の
右極限=右微分係数と左極限=左微分係数が
    ともに存在して
    一致することが含意されていることに注意。
・「
点(a1, a2, a3, …,an)における n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )の
       
x2に関する偏微分係数partially differential coefficient・第2偏微係数」
   
 とは、
 
x1,x3,…,xnをそれぞれa1, a3, …,anに固定して、x2だけの1変数関数としたf (a1, x2 , a2, …,an)の、
 
x2=a2における微分係数
   すなわち、 
     

   ないし、
     

 のことをいう。

 

:
:
:
(n)
・「 n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )が点(a1, a2, …, an−1, an)においてxnに関して偏微分可能partially differentiable」
 とは、
 
x1,x2,…,xn−1をそれぞれa1, a2, …, an−1に固定して、xnだけの1変数関数としたf (a1, a2, …, an−1, xn)が、
 
xn=anにおいて、xnについて微分可能であること、
  すなわち、
     

     が有限値に
収束すること
     ないし、
     

     が有限値に
収束すること 
 をいう。
    
*ここで、
     
    の
右極限=右微分係数と左極限=左微分係数が
    ともに存在して
    一致することが含意されていることに注意。
・「
点(a1, a2, …, an−1, an)における n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )の
       
xnに関する偏微分係数partially differential coefficient・第n偏微係数」
    
 とは、
 
x1,x2,…,xn−1をそれぞれa1, a2, …, an−1に固定して、xnだけの1変数関数としたf (a1, a2, …, an−1, xn)の、
 
xn=anにおける微分係数
   すなわち、 
     

   ないし、
     

 のことをいう。

   
 

→[ トピック一覧:n変数関数の偏微分]
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定義:偏導関数 partial derivative


定義


(1)「 n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )のx1に関する偏導関数partially derivative」とは?
 
y=f (x1,x2,…,xn )が各点で、x1に関して偏微分可能であるとき、
 定
点(a1, a2, …,an)におけるx1に関する偏微分係数
   
 
 の値は、定
点(a1, a2, …,an)のとりかたによって変わってくるから、
 定
点(a1, a2, …,an)の n変数関数。
 定
点(a1, a2, …,an)を動点(x1, x2, …,xn)として書き改めた n変数関数
   

 を、
n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )のx1に関する偏導関数・第1偏導関数と呼ぶ。

(2)「 n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )のx2に関する偏導関数partially derivative」とは?
 
y=f ( x1,x2, x3,…,xn )が各点で、x2に関して偏微分可能であるとき、
 定
点(a1, a2, a3, …,an)におけるx2に関する偏微分係数
   

 の値は、定
点(a1, a2, a3, …,an)のとりかたによって変わってくるから、
 定
点(a1, a2, a3, …,an)の n変数関数。
 定
点(a1, a2, …,an)を動点(x1, x2, …,xn)として書き改めた n変数関数
   

 を、
n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )のx2に関する偏導関数・第2偏導関数と呼ぶ。

:
:
:

(n) 「 n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )のxnに関する偏導関数partially derivative」とは?
 
y=f ( x1,x2,…, xn−1,xn )が各点で、xnに関して偏微分可能であるとき、
 定
点(a1, a2, …, an−1, an)におけるxnに関する偏微分係数
   

 の値は、定
点(a1, a2, …, an−1, an)のとりかたによって変わってくるから、
 定
点(a1, a2, …, an−1, an)の n変数関数。
 定
点(a1, a2, …, an−1, an)を動点(x1, x2, …,xn−1,xn)として書き改めた n変数関数
  

 を、
n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )のxnに関する偏導関数・第n偏導関数と呼ぶ。


[文献-数学]
・黒田『微分積分学』8.3.1 (p.282);
・杉浦『解析入門』�U§3 (p.108);
・小平『解析入門II』§6.4 (p.310) ;
・高木『解析概論』21偏微分(p. 54) ;
・和達『
微分積分』5-2 (pp.117-118) ;
・小形『多変数の微分積分』p.22:2変数
[文献-数理経済学]
・岡田『経済学・経営学のための数学』1.6(p.47)
・西村『経済数学早わかり』3章§3 (p.119);
・神谷浦井『経済学のための数学入門』6.3.1 (p. 224) ;
・入谷久我『数理経済学入門』定義7.1(p.163)。
・
Chiang,Fundamental Methods of Mathematical Economics 7.4 (p.174)
cf.
1変数関数の微分係数/2変数関数の偏微分
cf. 

記法

(1) n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )のx1に関する偏導関数は、
     
   ∂
f /∂x1  ∂y /∂x1 
   
fx1 (x1,x2,…,xn)  Dx1 f (x1,x2,…,xn )  D1f (x1,x2,…,xn ) 
  等の記号で表される。   

(2) n変数関数y=f ( x1,x2, x3,…,xn )のx2に関する偏導関数は、
     
   ∂
f /∂x2  ∂y /∂x2 
   
fx2 (x1,x2,…,xn)  Dx2f (x1,x2,…,xn )  D2f (x1,x2,…,xn ) 
  等の記号で表される。

:
:
:

(n) n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )のxnに関する偏導関数は、
     
   ∂
f /∂xn  ∂y /∂xn 
   
fxn (x1,x2,…,xn)  Dxnf (x1,x2,…,xn )  Dnf (x1,x2,…,xn ) 
  等の記号で表される。

* 記号の読み方
・∂は、「丸い
d」「ラウンドデルタ」等と呼ばれる。 
・∂
f /∂x1は、「デルf デルx1 」等と読む。
   
[小形『多変数の微分積分』p.22]
   [入谷久我『数理経済学入門』定義7.1(p.163)]

活用

・勾配ベクトル(ナブラ): n変数関数 y=f (x1,x2,…,xn )のn個の偏導関数を並べたもの。

※

偏微分可能から連続性は出てこない。    
→
1変数関数の微分可能性と連続性
→
n変数関数の全微分可能性
→
n変数関数の連続性 

 
   

→[トピック一覧:n変数関数の偏微分]
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定義:連続微分可能・C1級


定義


「
y=f (x1,x2,…,xn )が連続微分可能」「y=f (x1,x2,…,xn )がC1級」とは、
・
y=f (x1,x2,…,xn )が各点でx1,x2,…,xnの各々に関して偏微分可能で
 
x1,x2,…,xnの各々に関する偏導関数
  ∂
f /∂x1 (x1,x2,…,xn) , ∂f /∂x2(x1,x2,…,xn), … , ∂f /∂xn(x1,x2,…,xn)
 がすべて存在し、 
かつ、
・
x1,x2,…,xnの各々に関するy=f (x1,x2,…,xn )の偏導関数
  ∂
f /∂x1 (x1,x2,…,xn), ∂f /∂x2 (x1,x2,…,xn), … ,∂f /∂xn (x1,x2,…,xn)
 がすべて連続関数であるということ
をいう。


[文献]
・岡田『経済学・経営学のための数学』1.6(p.47)
・神谷浦井『経済学のための数学入門』6.3.1 (p. 224)
・杉浦『解析入門』�U§3 (p.108).
・小平『解析入門II』§6.4 (p.310).

類概念

1変数関数の連続微分可能性、1変数関数のCn級、
2変数関数のCn級

 
   

定義:偏微分する


定義


n変数関数y=f (x1,x2,…,xn )の偏導関数を求めることを
偏微分するという。

[文献]
神谷浦井『経済学のための数学入門』6.3.1 (p. 224)
杉浦『解析入門』�U§3 (p.108).
小平『解析入門II』§6.4 (p.310).
Chiang,
Fundamental Methods of Mathematical Economics 7.4 (p.174)

※

1変数関数の導関数の公式 をそのまま適用して良い

 
   

→[トピック一覧:n変数関数の偏微分]
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(reference)

黒田成俊『21世紀の数学1:微分積分学』共立出版株式会社、2002年、8.3.1偏導関数の定義(p.282)。
西村和雄『
経済数学早わかり』日本評論社、1982年、3章§3多変数関数の微分(p.118)。

神谷和也・浦井憲『
経済学のための数学入門』東京大学出版会、1996年、6.3.1偏微分(pp. 233-5)
入谷純・久我清『数理経済学入門』有斐閣、1999年。
杉浦光夫『
解析入門』東京大学出版会、1980年、�U§3方向微分と偏微分(pp.107-112).  
小平邦彦『
解析入門II』 (軽装版)岩波書店、2003年、§6.4 (p.310)
高橋一『経済学とファイナンスのための数学』新世社、1999年、5.2-�V方向微分(p.149)。
和達三樹『
理工系の数学入門コース1・微分積分』岩波書店、1988年、5-2偏微分(pp.117-118).
高木貞治『解析概論 改訂第三版』岩波書店、1983年、2章21偏微分(p. 54).

 

 

日本数学会編集『岩波数学辞典(第三版)』 岩波書店、1985年。

矢野健太郎・田代嘉宏『社会科学者のための基礎数学 改訂版』裳華房、pp.91-3.