3차원 스칼라/벡터 함수의 도함수
📂수리물리3차원 스칼라/벡터 함수의 도함수
정리
3차원 스칼라 함수 f:R3→R1가 f(x(t),y(t),z(t))=f일 때 dtdf는 다음과 같다.
dtdf=∂x∂fdtdx+∂y∂fdtdy+∂z∂fdtdz
3차원 벡터 함수 f:R3→R3가 f(x(t),y(t),z(t))=(f1,f2,f3)일 때 dtdf는 다음과 같다.
dtdf== (dtdf1,dtdf2,dtdf3)=dtdf1x^+dtdf2y^+dtdf3z^ (∂x∂f1dtdx+∂y∂f1dtdy+∂z∂f1dtdz)x^+(∂x∂f2dtdx+∂y∂f2dtdy+∂z∂f2dtdz)y^+(∂x∂f3dtdx+∂y∂f3dtdy+∂z∂f3dtdz)z^
설명
다변수 벡터 함수 f:Rn→Rm가 f=(f1,f2,…,fm)일 때 전 도함수는 다음과 같다.
f′=D1f1D1f2⋮D1fmD2f1D2f2⋮D2fm⋯⋯⋱⋯Dnf1Dnf2⋮Dnfm
따라서 n=3과 m=1,3일 때는 다음과 같다.
f′=[D1fD2fD3f]=[∂x∂f∂y∂f∂z∂f]
f′=D1f1D1f2D1f3D2f1D2f2D2f3D3f1D3f2D3f3=∂x∂f1∂x∂f2∂x∂f3∂y∂f1∂y∂f2∂y∂f3∂z∂f1∂z∂f2∂z∂f3
이제 g(t)=(x(t),y(t),z(t))라고 하자. 그러면
f(x(t),y(t),z(t))=f(g(t))=f∘g(t)
f(x(t),y(t),z(t))=f(g(t))=f∘g(t)
그러면 전 도함수의 연쇄법칙에 의해서
dtdf=f(g(t))=f′(g(t))g′(t)=[∂x∂f∂y∂f∂z∂f]dtdxdtdydtdz=∂x∂fdtdx+∂y∂fdtdy+∂z∂fdtdz
dtdf=f′(g(t))g′(t)=∂x∂f1∂x∂f2∂x∂f3∂y∂f1∂y∂f2∂y∂f3∂z∂f1∂z∂f2∂z∂f3dtdxdtdydtdz=∂x∂f1dtdx+∂y∂f1dtdy+∂z∂f1dtdz∂x∂f2dtdx+∂y∂f2dtdy+∂z∂f2dtdz∂x∂f3dtdx+∂y∂f3dtdy+∂z∂f3dtdz=dtdf1dtdf2dtdf3