(1)
(∂x∂z)2+(∂y∂z)2=(∂r∂z)2+r21(∂θ∂z)2
右辺=(∂x∂z⋅∂r∂x+∂y∂z⋅∂r∂y)2+r21(∂x∂z⋅∂θ∂x+∂y∂z⋅∂θ∂y)2
=cos2θ(∂x∂z)2+2cosθ⋅sinθ∂x∂z⋅∂y∂z+sin2θ(∂y∂z)2
+(r1)2{r2sin2θ(∂x∂z)2−2r2cosθ⋅sinθ∂x∂z⋅∂y∂z+r2cos2θ(∂y∂z)2}
=(∂x∂z)2+(∂y∂z)2=左辺
(2)
∂x2∂2z+∂y2∂2z=∂r2∂2z+r1∂r∂z+r21∂θ2∂2z
∂r∂z=cosθ∂x∂z+sinθ∂y∂z∂θ∂z=r(−sinθ∂x∂z+cosθ∂y∂z)
∂r2∂2z=cos2θ∂x2∂2z+2sinθ⋅cosθ∂x∂y∂2z+sin2θ∂y2∂2z①
∂θ2∂2z=r2(sin2θ∂x2∂2z−2sinθ⋅cosθ∂x∂y∂2z+cos2θ∂y2∂2z)−r∂r∂z
r21∂θ2∂2z+r1∂r∂z=sin2θ∂x2∂2z−2sinθ⋅cosθ∂x∂y∂2z+cos2θ∂y2∂2z②
右辺=①+②
=cos2θ∂x2∂2z+2sinθ⋅cosθ∂x∂y∂2z+sin2θ∂y2∂2z+sin2θ∂x2∂2z−2sinθ⋅cosθ∂x∂y∂2z+cos2θ∂y2∂2z
=∂x2∂2z+∂y2∂2z=左辺