学習環境
- Surface 3 (4G LTE)、Surface 3 タイプ カバー、Surface ペン(端末)
- Windows 10 Pro (OS)
- Nebo(Windows アプリ)
- iPad Pro + Apple Pencil
- MyScript Nebo(iPad アプリ)
- 参考書籍
解析入門〈3〉(松坂 和夫(著)、岩波書店)の第14章(多変数の関数)、14.2(高次偏導関数、テイラーの定理)、問題4.を取り組んでみる。
よって、
コード(Emacs)
Python 3
#!/usr/bin/env python3
from sympy import pprint, symbols, sin, cos, Function, Derivative
r, θ = symbols('r, θ', real=True)
x = r * sin(θ)
y = r * cos(θ)
f = Function('f')(x, y)
Df = Derivative(f, r, 2) + 1 / r * Derivative(f, r, 1) + \
1 / (r ** 2) * Derivative(f, r, 2)
for t in [Df, Df.doit(), Df.doit().factor()]:
pprint(t.factor())
print()
入出力結果(Terminal, Jupyter(IPython))
$ ./sample4.py
2 2
2 ∂ ∂ ∂
r ⋅───(f(r⋅sin(θ), r⋅cos(θ))) + r⋅──(f(r⋅sin(θ), r⋅cos(θ))) + ───(f(r⋅sin(θ),
2 ∂r 2
∂r ∂r
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
2
r
r⋅cos(θ)))
──────────
⎛ 2 ⎞│ ⎛⎛ 2
2 2 ⎜ ∂ ⎟│ 2 ⎜⎜ ∂
r ⋅sin (θ)⋅⎜────(f(ξ₁, r⋅cos(θ)))⎟│ + 2⋅r ⋅sin(θ)⋅cos(θ)⋅⎜⎜───────(
⎜ 2 ⎟│ ⎝⎝∂ξ₂ ∂ξ₁
⎝∂ξ₁ ⎠│ξ₁=r⋅sin(θ)
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎞│ ⎞│ ⎛ 2 ⎞│
⎟│ ⎟│ 2 2 ⎜ ∂ ⎟│
f(ξ₁, ξ₂))⎟│ ⎟│ + r ⋅cos (θ)⋅⎜────(f(r⋅sin(θ), ξ₂))⎟│
⎠│ξ₁=r⋅sin(θ)⎠│ξ₂=r⋅cos(θ) ⎜ 2 ⎟│
⎝∂ξ₂ ⎠│ξ₂=r
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎛ ∂ ⎞│ ⎛ ∂
+ r⋅sin(θ)⋅⎜───(f(ξ₁, r⋅cos(θ)))⎟│ + r⋅cos(θ)⋅⎜───(f(r⋅sin(
⎝∂ξ₁ ⎠│ξ₁=r⋅sin(θ) ⎝∂ξ₂
⋅cos(θ)
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
2
r
⎛ 2 ⎞│
⎞│ 2 ⎜ ∂ ⎟│
θ), ξ₂))⎟│ + sin (θ)⋅⎜────(f(ξ₁, r⋅cos(θ)))⎟│ + 2⋅sin(θ)
⎠│ξ₂=r⋅cos(θ) ⎜ 2 ⎟│
⎝∂ξ₁ ⎠│ξ₁=r⋅sin(θ)
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎛⎛ 2 ⎞│ ⎞│ ⎛ 2
⎜⎜ ∂ ⎟│ ⎟│ 2 ⎜ ∂
⋅cos(θ)⋅⎜⎜───────(f(ξ₁, ξ₂))⎟│ ⎟│ + cos (θ)⋅⎜────(f(r⋅sin
⎝⎝∂ξ₂ ∂ξ₁ ⎠│ξ₁=r⋅sin(θ)⎠│ξ₂=r⋅cos(θ) ⎜ 2
⎝∂ξ₂
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎞│
⎟│
(θ), ξ₂))⎟│
⎟│
⎠│ξ₂=r⋅cos(θ)
──────────────────────
⎛ 2 ⎞│ ⎛⎛ 2
2 2 ⎜ ∂ ⎟│ 2 ⎜⎜ ∂
r ⋅sin (θ)⋅⎜────(f(ξ₁, r⋅cos(θ)))⎟│ + 2⋅r ⋅sin(θ)⋅cos(θ)⋅⎜⎜───────(
⎜ 2 ⎟│ ⎝⎝∂ξ₂ ∂ξ₁
⎝∂ξ₁ ⎠│ξ₁=r⋅sin(θ)
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎞│ ⎞│ ⎛ 2 ⎞│
⎟│ ⎟│ 2 2 ⎜ ∂ ⎟│
f(ξ₁, ξ₂))⎟│ ⎟│ + r ⋅cos (θ)⋅⎜────(f(r⋅sin(θ), ξ₂))⎟│
⎠│ξ₁=r⋅sin(θ)⎠│ξ₂=r⋅cos(θ) ⎜ 2 ⎟│
⎝∂ξ₂ ⎠│ξ₂=r
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎛ ∂ ⎞│ ⎛ ∂
+ r⋅sin(θ)⋅⎜───(f(ξ₁, r⋅cos(θ)))⎟│ + r⋅cos(θ)⋅⎜───(f(r⋅sin(
⎝∂ξ₁ ⎠│ξ₁=r⋅sin(θ) ⎝∂ξ₂
⋅cos(θ)
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
2
r
⎛ 2 ⎞│
⎞│ 2 ⎜ ∂ ⎟│
θ), ξ₂))⎟│ + sin (θ)⋅⎜────(f(ξ₁, r⋅cos(θ)))⎟│ + 2⋅sin(θ)
⎠│ξ₂=r⋅cos(θ) ⎜ 2 ⎟│
⎝∂ξ₁ ⎠│ξ₁=r⋅sin(θ)
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎛⎛ 2 ⎞│ ⎞│ ⎛ 2
⎜⎜ ∂ ⎟│ ⎟│ 2 ⎜ ∂
⋅cos(θ)⋅⎜⎜───────(f(ξ₁, ξ₂))⎟│ ⎟│ + cos (θ)⋅⎜────(f(r⋅sin
⎝⎝∂ξ₂ ∂ξ₁ ⎠│ξ₁=r⋅sin(θ)⎠│ξ₂=r⋅cos(θ) ⎜ 2
⎝∂ξ₂
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
⎞│
⎟│
(θ), ξ₂))⎟│
⎟│
⎠│ξ₂=r⋅cos(θ)
──────────────────────
$
0 コメント:
コメントを投稿