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令和元年度・基礎科目 I-3-2

ヤコビ行列の行列式

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解説

ポイント

連鎖律からヤコビ行列[J]の中身を作り,その行列式を求める問題です。

考え方と解き方

z は x,y を通して r,s に依存するので,r で微分する時は x 経由と y 経由の両方を足します(連鎖律)。

2行2列の行列式は,左上×右下-右上×左下 です。

∂z/∂r=(∂x/∂r)×(∂z/∂x)+(∂y/∂r)×(∂z/∂y)
∂z/∂s=(∂x/∂s)×(∂z/∂x)+(∂y/∂s)×(∂z/∂y)
  • 問題の形にならべると,[J]の1行目は (∂x/∂r, ∂y/∂r),2行目は (∂x/∂s, ∂y/∂s)
  • 行列式=(∂x/∂r)×(∂y/∂s)-(∂y/∂r)×(∂x/∂s)。答えは ⑤

ほかの選択肢

④(足す形):掛ける組合せは合っていますが,行列式は引き算です。

①・②(x どうし,y どうし):対角の要素を掛けておらず,たすきがけになっていません。

覚えておくこと

  • 連鎖律:∂z/∂r=(∂x/∂r)×(∂z/∂x)+(∂y/∂r)×(∂z/∂y)
  • 2行2列の行列式は ad-bc(たすきがけで引く)
  • ヤコビアンは (∂x/∂r)×(∂y/∂s)-(∂y/∂r)×(∂x/∂s)

出典:令和元年度 技術士第一次試験 基礎科目 I-3-2(公益社団法人日本技術士会) ジャンル:数学