已知:u=f(x,y)有二阶连续偏导数,计算∂x2∂2u−∂y2∂2u在新的坐标系下对应的表达式。
{st==x+yx−y
这道偏导数的题实质上是利用中间变量求导,在书写的过程中容易出错,写一个解答过程,也算是一次markdown语法编辑的练习了
对于变换坐标系:
∂x∂s=∂x∂t=1,
∂y∂s∂y∂t=1,=−1.
∂x∂u=∂s∂u∂x∂s+∂t∂u∂x∂t=∂s∂u+∂t∂u.
∂x2∂2u=∂x∂(∂x∂u)=∂x∂(∂s∂u+∂t∂u)=∂x∂∂s∂u+∂x∂∂t∂u=∂s∂∂s∂u∂x∂s+∂t∂∂s∂u∂x∂t+∂s∂∂t∂u∂x∂s+∂t∂∂t∂u∂x∂t=∂s2∂u+2∂s∂t∂2u+∂t2∂u.
由于代码编辑量较大...所以同理可得
算了,还是老老实实写完整过程,因为中间出现的负号容易出错...
∂y∂u=∂s∂u∂y∂s+∂t∂u∂y∂t=∂s∂u−∂t∂u.
∂y2∂2u=∂y∂(∂y∂u)=∂y∂(∂s∂u−∂t∂u)=∂y∂∂s∂u−∂y∂∂t∂u=∂s∂∂s∂u∂y∂s+∂t∂∂s∂u∂y∂t−∂s∂∂t∂u∂y∂s−∂t∂∂t∂u∂y∂t=∂s2∂u−2∂s∂t∂2u+∂t2∂u.
∂y2∂2u=∂s2∂u−2∂s∂t∂2u+∂t2∂u.
则在变换坐标系下有:
⎩⎨⎧∂x2∂2u∂y2∂2u=∂s2∂u+2∂s∂t∂2u+∂t2∂u,=∂s2∂u−2∂s∂t∂2u+∂t2∂u.
综合上述计算结果可得:
∂x2∂2u−∂y2∂2u=4∂s∂t∂2u.