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令和2年度・基礎科目 I-3-2

最急勾配の大きさ(grad)

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解説

ポイント

勾配ベクトル gradf を求め,その大きさ(長さ)を計算する問題です。

考え方と解き方

gradf は,x と y で偏微分した2つの値を並べたベクトルです。

聞かれているのは「大きさ」なので,ベクトルのままの ② は外れます。長さは √(成分の2乗の和) です。

∂f/∂x=2x+2y。(1,1) で 2+2=4
∂f/∂y=2x+6y。(1,1) で 2+6=8
gradf=(4, 8)
  • 大きさ ‖gradf‖=√(42+82)=√(16+64)=√80
  • 80=16×5 なので √80=4√5。答えは ④ 4√5

ほかの選択肢

②((4,8)):gradf そのものです。問われているのはその長さなので,ここで止めないようにします。

③(12):成分を足しただけ(4+8)の値です。長さは2乗して足し,平方根をとります。

覚えておくこと

  • gradf=(∂f/∂x, ∂f/∂y)。f がいちばん急に増える向きを指すベクトル
  • 最急勾配の大きさ=gradf の長さ=√(成分の2乗の和)
  • √80 のような値は,16×5 のように平方数でくくって 4√5 の形にする

出典:令和2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