二阶偏导数怎么求

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Biglambmimi

2022-07-19 09:02

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二阶偏导数是指对于一个函数,对同一个自变量求两次偏导数,可以得到对应的二阶偏导数。具体操作:

1. 先求一次偏导数,将其他变量视为常数,仅对某一自变量求导。

2. 将上一步得到的一次偏导数再次对同一自变量求偏导数。此时,其他变量仍视为常数。

注:求二阶偏导数的顺序可以反过来,即先对同一自变量求偏导数,再对其余自变量求偏导数。

例如,对于函数 $f(x,y)=x^2+y^2$,先对 $x$ 求一次偏导数,得到:

$$\frac{\partial f}{\partial x} = 2x$$

然后对 $x$ 再求一次偏导数:

$$\frac{\partial^2 f}{\partial x^2} = \frac{\partial}{\partial x} \left(\frac{\partial f}{\partial x}\right) = \frac{\partial}{\partial x} (2x) = 2$$

同理,对 $y$ 求二阶偏导数:

$$\frac{\partial^2 f}{\partial y^2} = \frac{\partial}{\partial y} \left(\frac{\partial f}{\partial y}\right) = \frac{\partial}{\partial y} (2y) = 2$$

最后,对 $x$ 和 $y$ 求混合二阶偏导数:

$$\frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y} = \frac{\partial}{\partial x} \left(\frac{\partial f}{\partial y}\right) = \frac{\partial}{\partial x} (0) = 0$$

$$\frac{\partial^2 f}{\partial y \partial x} = \frac{\partial}{\partial y} \left(\frac{\partial f}{\partial x}\right) = \frac{\partial}{\partial y} (0) = 0$$

因为函数 $f(x,y)$ 具有二阶混合偏导数等于交错偏导数相等的条件,所以 $\frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y}=\frac{\partial^2 f}{\partial y \partial x}$.

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