xy/(x^2+y^2) 的偏导数计算详解
首先,我们需要确定偏导数的定义。偏导数是多元函数对其中一个自变量求导后,其他自变量视为常数所得到的导数。对于给定的多元函数 f(x,y),x 和 y 分别是自变量,我们可以写出它的偏导数如下:
∂f/∂x = lim(Δx→0) [f(x+Δx, y) - f(x, y)]/Δx
∂f/∂y = lim(Δy→0) [f(x, y+Δy) - f(x, y)]/Δy
在本题中,我们需要求解的是函数 f(x,y) = xy/(x^2+y^2) 的偏导数。
首先,我们来求解 ∂f/∂x。按照偏导数的定义,我们需要将 y 视为常数,然后对 x 求导。因此,我们有:
∂f/∂x = lim(Δx→0) [f(x+Δx, y) - f(x, y)]/Δx
= lim(Δx→0) [(x+Δx)y/[(x+Δx)^2+y^2] - xy/(x^2+y^2)]/Δx
= lim(Δx→0) [y(x^2+y^2-(x+Δx)^2)/(x+Δx)^2+y^2]/Δx
= lim(Δx→0) [y(y^2-x^2-2xΔx-Δx^2)/(x+Δx)^2+y^2]/Δx
= -2xy(x^2-y^2)/[(x^2+y^2)^2(y^2+(x-Δx)^2+y^2)]
= -2xy(x^2-y^2)/[(x^2+y^2)^2(x^2+y^2)]
= -2xy(x^2-y^2)/(x^2+y^2)^3
同理,我们可以求出 ∂f/∂y:
∂f/∂y = lim(Δy→0) [f(x, y+Δy) - f(x, y)]/Δy
= lim(Δy→0) [(x)(y+Δy)/[(x)^2+(y+Δy)^2] - xy/(x^2+y^2)]/Δy
= lim(Δy→0) [x(x^2+y^2-(y+Δy)^2)/(x)^2+(y+Δy)^2]/Δy
= lim(Δy→0) [x(x^2-y^2-2yΔy-Δy^2)/(x)^2+(y+Δy)^2]/Δy
= -2xy(y^2-x^2)/[(x^2+y^2)^2(x^2+(y-Δy)^2+y^2)]
= 2xy(y^2-x^2)/(x^2+y^2)^3
因此,我们得出:
∂f/∂x = -2xy(x^2-y^2)/(x^2+y^2)^3
∂f/∂y = 2xy(y^2-x^2)/(x^2+y^2)^3
这就是函数 f(x,y) = xy/(x^2+y^2) 的偏导数。这些偏导数可以用来计算该函数在特定点上的切线和法线,以及求解该函数的极值和拐点等问题。
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