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怎么求xy的混合偏导数

2025-08-09 21:24:11

问题描述:

怎么求xy的混合偏导数,快截止了,麻烦给个答案吧!

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2025-08-09 21:24:11

怎么求xy的混合偏导数】在多元函数中,混合偏导数是指对一个变量进行一次偏导后,再对另一个变量进行偏导的结果。例如,在函数 $ f(x, y) $ 中,$ f_{xy} $ 表示先对 $ x $ 求偏导,再对 $ y $ 求偏导的结果;而 $ f_{yx} $ 则是先对 $ y $ 求偏导,再对 $ x $ 求偏导的结果。根据施瓦茨定理(Schwarz's Theorem),在大多数情况下,如果函数的二阶偏导数连续,则 $ f_{xy} = f_{yx} $。

下面我们将总结如何求解 $ xy $ 的混合偏导数,并以表格形式展示计算过程。

一、基本概念

概念 定义
偏导数 对某一变量求导,其他变量视为常数
混合偏导数 先对一个变量求偏导,再对另一个变量求偏导
施瓦茨定理 若二阶偏导数连续,则 $ f_{xy} = f_{yx} $

二、求解步骤(以 $ f(x, y) = xy $ 为例)

步骤1:求 $ f_x $(对x求偏导)

$$

f_x = \frac{\partial}{\partial x}(xy) = y

$$

步骤2:求 $ f_{xy} $(对y求偏导)

$$

f_{xy} = \frac{\partial}{\partial y}(f_x) = \frac{\partial}{\partial y}(y) = 1

$$

步骤3:求 $ f_y $(对y求偏导)

$$

f_y = \frac{\partial}{\partial y}(xy) = x

$$

步骤4:求 $ f_{yx} $(对x求偏导)

$$

f_{yx} = \frac{\partial}{\partial x}(f_y) = \frac{\partial}{\partial x}(x) = 1

$$

三、结果对比

计算项 计算过程 结果
$ f_x $ $ \frac{\partial}{\partial x}(xy) $ $ y $
$ f_{xy} $ $ \frac{\partial}{\partial y}(f_x) $ $ 1 $
$ f_y $ $ \frac{\partial}{\partial y}(xy) $ $ x $
$ f_{yx} $ $ \frac{\partial}{\partial x}(f_y) $ $ 1 $

四、结论

对于函数 $ f(x, y) = xy $,其混合偏导数 $ f_{xy} $ 和 $ f_{yx} $ 都等于 1,符合施瓦茨定理的条件。这说明在函数的二阶偏导数连续的情况下,混合偏导数是相等的。

五、注意事项

- 在实际应用中,若函数的二阶偏导数不连续,可能需要分别计算 $ f_{xy} $ 和 $ f_{yx} $。

- 混合偏导数常用于物理、工程和经济学中的多变量优化问题。

- 掌握混合偏导数的计算方法有助于理解函数的变化率及其方向性。

通过以上总结和表格展示,我们可以清晰地了解如何求解 $ xy $ 的混合偏导数,并掌握其基本原理与应用。

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