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viernes, 5 de julio de 2024

Derivadas parciales de una función compuesta, con dos variables independientes

En este artículo voy a calcular las derivadas parciales de primer orden de la función z=f(u,v), donde u=\phi(x,y) y v=\Phi(x,y), siendo x e y variables independientes

El problema es bien sencillo y la solución es inmediata: \dfrac{\partial\,z}{\partial\,x}=\dfrac{\partial\,f}{\partial\,u}\,\dfrac{\partial\,u}{\partial\,x}+\dfrac{\partial\,f}{\partial\,v}\,\dfrac{\partial\,v}{\partial\,x} \quad (1)

\dfrac{\partial\,z}{\partial\,y}=\dfrac{\partial\,f}{\partial\,u}\,\dfrac{\partial\,u}{\partial\,y}+\dfrac{\partial\,f}{\partial\,v}\,\dfrac{\partial\,v}{\partial\,y} \quad (2)

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Ejemplo: Dada la función z=f(x,y)=\ln\,(u^2+v), donde u=e^{x+y^2} y v=x^2+y, siendo x e y variables independientes. Voy a calcular las derivadas parciales de primer orden: \dfrac{\partial\,z}{\partial\,x} y \dfrac{\partial\,z}{\partial\,y}

Hago los cálculos: \dfrac{\partial\,f}{\partial\,u}=\dfrac{2u}{u^2+v}, \dfrac{\partial\,f}{\partial\,v}=\dfrac{1}{u^2+v}, \dfrac{\partial\,u}{\partial\,x}=e^{x+y^2}, \dfrac{\partial\,u}{\partial\,y}=2y\,e^{x+y^2}, \dfrac{\partial\,v}{\partial\,x}=2x y \dfrac{\partial\,v}{\partial\,y}=1

Con lo cual, sustituyendo en (1) y (2) se obtiene (después de operar y simplificar): \dfrac{\partial\,z}{\partial\,x}=2\,\dfrac{x+(e^{x+y^2})^2}{(e^{x+y^2})^2+x^2+y}

y \dfrac{\partial\,z}{\partial\,y}=\dfrac{4y\,(e^{x+y^2})^2+1}{(e^{x+y^2})^2+x^2+y}

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