kaoyan1basic 高等数学 第91题

教材习题

📝 题目

### 第91题 设 $z=\mathrm{e}^{x y}+f(x+y, x y), f(u, v)$ 有二阶连续偏导数,则 $\displaystyle \frac{\partial^{2} z}{\partial x \partial y}=$ $\_\_\_\_$ . 答题 区 -纠错笔记

💡 答案解析

**答案**:$e^{xy}(1+xy) + f_u + xy f_v + f_{uu} + (x+y) f_{uv} + xy f_{vv}$ **解析**: 步骤1:$z = e^{xy} + f(x+y, xy)$,令$u = x+y$,$v = xy$。 步骤2:$\displaystyle \frac{\partial z}{\partial x} = y e^{xy} + f_u \cdot 1 + f_v \cdot y$。 步骤3:$\displaystyle \frac{\partial^2 z}{\partial x \partial y} = \frac{\partial}{\partial y}(y e^{xy} + f_u + y f_v) = e^{xy} + xy e^{xy} + \frac{\partial f_u}{\partial y} + f_v + y \frac{\partial f_v}{\partial y}$。 步骤4:$\displaystyle \frac{\partial f_u}{\partial y} = f_{uu} \cdot 1 + f_{uv} \cdot x$,$\displaystyle \frac{\partial f_v}{\partial y} = f_{vu} \cdot 1 + f_{vv} \cdot x$。 步骤5:代入得$e^{xy}(1+xy) + f_u + f_v + y f_{uu} + xy f_{uv} + y f_{vu} + xy f_{vv} = e^{xy}(1+xy) + f_u + f_v + y f_{uu} + (x+y) f_{uv} + xy f_{vv}$。 **难度**:★★★★☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:明确函数结构,引入中间变量
设 z = e^{xy} + f(u, v),其中 u = x+y,v = xy。
公式:u = x+y, v = xy
提示:注意 f 是二元函数,中间变量 u, v 是 x, y 的函数。
步骤 2/5
目标:求一阶偏导数 ∂z/∂x
∂z/∂x = y e^{xy} + f_u * 1 + f_v * y = y e^{xy} + f_u + y f_v。
公式:∂z/∂x = y e^{xy} + f_u + y f_v
提示:应用链式法则:f 对 u 和 v 求偏导,再乘以 u, v 对 x 的偏导。
步骤 3/5
目标:求混合偏导数 ∂²z/∂x∂y
对 ∂z/∂x 关于 y 求偏导:∂²z/∂x∂y = ∂/∂y (y e^{xy} + f_u + y f_v) = e^{xy} + xy e^{xy} + ∂f_u/∂y + f_v + y ∂f_v/∂y。
公式:∂²z/∂x∂y = e^{xy}(1+xy) + ∂f_u/∂y + f_v + y ∂f_v/∂y
提示:注意乘积求导:y e^{xy} 对 y 求导得 e^{xy} + xy e^{xy}。
步骤 4/5
目标:计算 ∂f_u/∂y 和 ∂f_v/∂y
∂f_u/∂y = f_{uu} * 1 + f_{uv} * x = f_{uu} + x f_{uv};∂f_v/∂y = f_{vu} * 1 + f_{vv} * x = f_{vu} + x f_{vv}。由于 f 有二阶连续偏导,f_{uv}=f_{vu}。
公式:∂f_u/∂y = f_{uu} + x f_{uv}, ∂f_v/∂y = f_{vu} + x f_{vv}
提示:再次应用链式法则:f_u 是 u, v 的函数,u, v 对 y 求偏导。
步骤 5/5
目标:代入并整理结果
代入得:∂²z/∂x∂y = e^{xy}(1+xy) + (f_{uu} + x f_{uv}) + f_v + y (f_{vu} + x f_{vv}) = e^{xy}(1+xy) + f_u + f_v + y f_{uu} + (x+y) f_{uv} + xy f_{vv}。
公式:∂²z/∂x∂y = e^{xy}(1+xy) + f_u + f_v + y f_{uu} + (x+y) f_{uv} + xy f_{vv}
提示:注意合并同类项:x f_{uv} + y f_{vu} = (x+y) f_{uv}。

📷 拍照上传批改

拍照上传批改功能已预留入口,后续接入图片上传、OCR识别与AI批改。