直感的な説明:偏微分の数え方

以下では、偏微分の矛盾を$$ f $$$$ = $$$$ \iro[ao]{1x} $$$$ + $$$$ \iro[mr]{2y} $$$$ + $$$$ \iro[ak]{3t} $$という具体例を用いて、直観的に纏めてみる。

まず、$$ f $$$$ x $$$$ = $$$$ 2t $$$$ y $$$$ = $$$$ 3t $$を少しずつ代入すると次の変形が得られる。

   $$ f $$
   $$ = $ \iro[ao]{1x} $ + $ \iro[mr]{2y} $ + $ \iro[ak]{3t} $$
   与式
   $$ = $ \iro[ao]{1x} $ + $ \iro[mr]{1y} $ + $ \iro[pk]{6t} $$
   $$ y $ = $ 3t $$を用いて、1つの$$ y $$を$$ 3t $$に変換
   $$ = $ \iro[ao]{1x} $ \phantom+ $ \phantom{1y} $ \phantom+ $ \iro[mr]{9t} $$
   もう1つの$$ y $$も$$ 3t $$に変換
   $$ = $ \phantom{1x}\!\!\! $ \phantom+ $ \phantom{1y} $ \phantom+ $ \iro[ao]{11t} $$
   $$ x $ = $ 2t $$を用いて、$$ x $$を$$ 2t $$に変換

それぞれの式から次の偏微分が考えられる:

   $$ f $$
   $$ = $ \iro[ao]{1x} $ + $ \iro[mr]{2y} $ + $ \iro[ak]{3t} $$
   ⇒ $$ \iro[ak]{\ppd{f}{t}} $ = $ \iro[ak]{3} $$
   $$ = $ \iro[ao]{1x} $ + $ \iro[mr]{1y} $ + $ \iro[pk]{6t} $$
   ⇒ $$ \iro[pk]{\ppd{f}{t}} $ = $ \iro[pk]{6} $$
   $$ = $ \iro[ao]{1x} $ \phantom+ $ \phantom{1y} $ + $ \iro[mr]{9t} $$
   ⇒ $$ \iro[mr]{\ppd{f}{t}} $ = $ \iro[mr]{9} $$
   $$ = $ \phantom{1x} $ \phantom+ $ \phantom{1y}\!\!\! $ \phantom+ $ \iro[ao]{11t} $$
   ⇒ $$ \iro[ao]{\ppd{f}{t}} $ = $ \iro[ao]{11} $ = $ \iro[ao]{\ddd{f}{t}} $$

その気になれば無数の偏微分を作れる。例えば、こんな色のも作れる。

   $$ f $$
   $$ = $ \iro[ao]{-1x} $ \phantom+\!\!\!\! $ \phantom{1y}\!\!\! $ + $ \iro[mz]{13t} $$
   ⇒ $$ \iro[mz]{\ppd{f}{t}} $ = $ \iro[mz]{13} $$
File not found: "偏微分の多義性.png" at page "偏微分/偏微分と偏微分の違い"[添付]

纏めると:

  1. 式変形により$$ t $$の数を自由に変えられる
  2. それぞれの数に対して特色のある偏微分を作れる
  3. $$ t $$以外に文字が無いときの偏微分が常微分である

これが凌宮数学の視点から見た偏微分と常微分である。

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