【二阶偏导数fxy怎么求】在多元函数的微积分中,二阶偏导数是研究函数变化率的重要工具。其中,fxy 表示先对 x 求偏导,再对 y 求偏导的结果。理解并掌握如何计算 fxy 是学习多变量微积分的关键内容之一。
一、基本概念
- 一阶偏导数:函数 f(x, y) 对某个变量(如 x 或 y)求导,得到的是该变量方向上的变化率。
- 二阶偏导数:在一阶偏导数的基础上,继续对另一个变量进行求导,得到的是函数曲面在两个不同方向上的变化率。
常见的二阶偏导数包括:
偏导数表示 | 含义 |
fxx | 先对 x 求导,再对 x 求导 |
fxy | 先对 x 求导,再对 y 求导 |
fyx | 先对 y 求导,再对 x 求导 |
fyy | 先对 y 求导,再对 y 求导 |
二、二阶偏导数 fxy 的求法步骤
1. 第一步:求 f 关于 x 的一阶偏导数 f_x
- 即对 x 求导,y 视为常数。
2. 第二步:将 f_x 再对 y 求偏导,得到 f_xy
- 此时,x 视为常数,对 y 进行求导。
三、举例说明
假设函数为:
$$ f(x, y) = x^2 y + \sin(xy) $$
第一步:求 f_x
$$
f_x = \frac{\partial}{\partial x}(x^2 y + \sin(xy)) = 2xy + y\cos(xy)
$$
第二步:求 f_xy
$$
f_{xy} = \frac{\partial}{\partial y}(2xy + y\cos(xy)) = 2x + \cos(xy) - xy\sin(xy)
$$
四、总结表格
步骤 | 操作 | 示例结果 |
1 | 对 x 求偏导 | $ f_x = 2xy + y\cos(xy) $ |
2 | 对 y 求偏导 | $ f_{xy} = 2x + \cos(xy) - xy\sin(xy) $ |
五、注意事项
- 在实际计算中,要注意乘积法则和链式法则的应用。
- 如果函数较复杂,建议分步计算,避免出错。
- fxy 和 fyx 通常相等(在连续可微条件下),但并非总是如此,需根据具体情况判断。
通过以上步骤和方法,可以系统地求出二阶偏导数 fxy。掌握这一技能对于理解和应用多元函数的极值、梯度、方向导数等内容具有重要意义。