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设z=f(x,y)有二阶连续偏导数,其中x=rcosθ,y=rsinθ.证明:
∂u2/∂x2+∂2u/∂y2=∂2z/∂r2+1/r2(∂2z/∂θ2)+1/r(∂z/∂r

高老师2年前 (2024-03-26)高等数学(工本)(00023)17

设z=f(x,y)有二阶连续偏导数,其中x=rcosθ,y=rsinθ.证明:
∂u2/∂x2+∂2u/∂y2=∂2z/∂r2+1/r2(∂2z/∂θ2)+1/r(∂z/∂r)

将x、y看做中间变量,r、θ看做自变量,则有 ∂z/∂r=fxcosθ+fysincθ ∂z/∂θ=fx(-rsinθ+fy(rcosθ) ∂2z/∂r2=fxxcos2θ+fxycosθsinθ+fyxsinθcosθ+fyysin2θ ∂2z/∂θ2=fxxrsin2θ+fxy(-r2cosθsinθ)+fyz(-r2sinθcosθ)+fyyr2cos2θ-r[fcosθ+fsinθ] 则 ∂2z/∂r2+1/r2(∂2z/∂θ2)=fxx+fyy-1/r(∂z/∂r) 故得 ∂2z/∂x2+∂2z/∂y2=∂2z/∂r2+1/r2(∂2z/∂θ2)+1/r(∂z/∂r).

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