Partial Derivative Check 90356D
1. مسئله: بررسی صحت معادله $$\sec x \frac{\partial w}{\partial x} + \sec y \frac{\partial w}{\partial y} = 1$$ برای تابع $$w = \sin y + f(\sin x - \cos y)$$ که در آن $$f$$ تابعی حقیقی مشتقپذیر است.
2. ابتدا مشتقات جزئی $$w$$ نسبت به $$x$$ و $$y$$ را محاسبه میکنیم.
3. مشتق جزئی نسبت به $$x$$:
$$w_x = 0 + f'(\sin x - \cos y) \cdot \cos x$$
زیرا مشتق $$\sin x$$ نسبت به $$x$$ برابر $$\cos x$$ است و $$-\cos y$$ نسبت به $$x$$ صفر است.
4. مشتق جزئی نسبت به $$y$$:
$$w_y = \cos y + f'(\sin x - \cos y) \cdot \sin y$$
زیرا مشتق $$\sin y$$ نسبت به $$y$$ برابر $$\cos y$$ است و مشتق $$-\cos y$$ نسبت به $$y$$ برابر $$\sin y$$ است (علامت منفی در داخل تابع باعث میشود مشتق $$-\cos y$$ برابر $$\sin y$$ شود).
5. حال معادله داده شده را جایگذاری میکنیم:
$$\sec x \cdot w_x + \sec y \cdot w_y = \sec x \cdot f'(\sin x - \cos y) \cos x + \sec y (\cos y + f'(\sin x - \cos y) \sin y)$$
6. سادهسازی:
$$\sec x \cdot \cos x = 1$$ و $$\sec y \cdot \cos y = 1$$ بنابراین:
$$= f'(\sin x - \cos y) + 1 + \sec y \cdot f'(\sin x - \cos y) \sin y$$
7. توجه کنید که $$\sec y = \frac{1}{\cos y}$$ پس:
$$\sec y \sin y = \frac{\sin y}{\cos y} = \tan y$$
8. پس معادله به شکل زیر است:
$$= f'(\sin x - \cos y) + 1 + f'(\sin x - \cos y) \tan y = 1 + f'(\sin x - \cos y)(1 + \tan y)$$
9. برای اینکه معادله برابر 1 شود، باید عبارت:
$$f'(\sin x - \cos y)(1 + \tan y) = 0$$
برای همه $$x,y$$ برقرار باشد.
10. این شرط به طور کلی برقرار نیست مگر اینکه:
- $$f' = 0$$ برای همه ورودیها (یعنی $$f$$ ثابت باشد) یا
- $$1 + \tan y = 0$$ برای همه $$y$$ که امکانپذیر نیست.
11. بنابراین معادله داده شده به طور کلی نادرست است مگر اینکه $$f$$ تابعی ثابت باشد.
نتیجه: معادله داده شده به طور کلی صحیح نیست مگر در حالت خاص $$f$$ ثابت باشد.