一个复合函数求二阶偏导的例题:u(x,y) = u(x2+y2) 一、题目 已知,有 u(x,y) = u(x2+y2), r = x2+y2 > 0. 并且已知函数 u(x,y) 有二阶连续的偏导数,要求计算: ∂u∂x、∂2u∂x2、∂u∂y、∂2u∂y2. 二、解析 令 u = u(r), r = x2+y2, 则可知,u(x2+y2) 是一元函数 u = u(r) 和二元函数 r = x2+y2 的复合函数。 于是: ∂u∂x= dudr⋅∂r∂x 又: ∂r∂x= [(x2+y2)12]x′= 12(x2+y2)−12⋅2x= xx2+y2=xr 即: ∂u∂x=dudr⋅xr 接着: ∂2u∂x2= ∂(∂u∂x)∂x∂x= ∂∂x(∂u∂x)= ∂∂x(dudr⋅∂r∂x)= ddr(dudr⋅∂r∂x)∂r∂x= [ddr(dudr⋅∂r∂x)]∂r∂x= 按照求导法则 (a⋅b)′ = a′b + ab′ 可知,ddr(dudr⋅∂r∂x) 等于先用 dudr 对 r 求导,再加上 ∂r∂x 对 r 求导。 [ddr(dudr)⋅∂r∂x+∂∂r(∂r∂x)⋅dudr]∂r∂x= d2udr2⋅(∂r∂x)2+∂∂r(∂r∂x)∂r∂x⋅dudr= ∂∂r(∂r∂x)∂r∂x = ∂∂x(∂r∂x) = ∂∂x(xr) = r–x⋅∂r∂xr2 = r–x2rr2 r2–x2rr2 = r2–x2r3 = 1r − x2r3 d2udr2⋅(∂r∂x)2+(1r–x2r3)⋅dudr= d2udr2⋅(xr)2+(1r–x2r3)⋅dudr= d2udr2⋅x2r2+dudr⋅(1r–x2r3) 即: ∂2u∂x2= d2udr2⋅x2r2+dudr⋅(1r–x2r3) 同理可得: ∂u∂y=dudr⋅yr ∂2u∂y2= d2udr2⋅y2r2+dudr⋅(1r–y2r3) 考研数学思维导图 高等数学 涵盖高等数学基础概念、解题技巧等内容,图文并茂,计算过程清晰严谨。 线性代数 以独特的视角解析线性代数,让繁复的知识变得直观明了。 特别专题 通过专题的形式对数学知识结构做必要的补充,使所学知识更加连贯坚实。 让考场上没有难做的数学题! 相关文章: 2016年考研数二第17题解析:利用偏导数求函数极值 二元三重复合函数求导法则(B012) 旋度的定义(B022) 二元二重复合函数求导法则(B012) 斯托克斯公式(B021) [高数]记录一个较复杂的复合函数求偏导过程 2015年考研数二第05题解析 2014年考研数二第18题解析:偏导数、二阶常系数非齐次线性微分方程 高斯公式/高斯定理(B021) 2013年考研数二第05题解析 三元复合函数求导法则(B012) 三元隐函数的复合函数求导法则(B012) 一元二重复合函数求导法则(B012) 散度的定义(B022) 空间区域的质心公式(B007) 空间区域的形心公式(B007) 二元函数的全微分(B012) 2012年考研数二第11题解析 极值存在的充分条件:判别公式中的 A, B, C 都是多少?(B013) 形成空间曲线的空间曲面的法向量:基于一般式方程(B013) 2018年考研数二第19题解析:条件极值、拉格朗日乘数法 二元函数的全增量(B012) 格林公式(B021) 空间曲面的面积(B020) 二阶欧拉方程的计算