偏微分题目的解法

news2024/11/17 5:57:14

介绍

偏微分是考研数学里的小重点,通常在题干中就能很明显看到偏导数。这种题目一般会有两个小题,且第一题往往送分题,通常是求某个复合函数的偏导,直接用复合函数的求导法则即可得到答案。第二题通常是求原函数,一般来说会用到第一小题的结论,通常解法是对第一小题得到的答案求不定积分,此时积分结果里会包含另一个参数的函数,再通过题目给定条件,求出这个参数的函数

例题1

设函数的全微分为,(a,b为常数),且,求

本题给的是全微分,但是可以看成两个偏微分,并且较为基础,所以放在第一题

直接对两个偏微分求不定积分,可以得到原函数。注意对x积分时,将y看作常数,因此最后的实际上应该写作

显然两者是同一个函数,因此对应的项的系数也相同,即,对x求偏导,得到,故

例题2

设可微函数满足,且,若
(1).求
(2).求的极值

本题的第一题较为简单,在没有提示的情况下第二题较难,但是有了第一题的结论,第二题也较容易想到解法

先看第一题,这是经典的复合函数求导,可以直接得到答案

将第一题得到的答案对x积分,得到

且有,所以,后面的极值不属于本文范围,这里直接给出最终答案:为极小值

例题3

设函数具有二阶连续偏导数,且满足等式,确定的值,使等式在变换下简化为

本题是早年的考研题,看似很复杂,实际上原理及其简单,就是把原本对的偏导转换成的偏导,但是计算量较大,且很容易算错

先求出一阶偏导,再求一次导,得到二阶偏导

代入原等式,得到

例题4

设函数具有2阶连续导数,满足,若,求函数表达式

本题初看毫无头绪,但是注意到题目给出了两个二阶偏导的和,因此我们先要想办法得到这两个偏导

,所以,此时本题变成了求解微分方程,这里直接给出最终答案

例题5

已知可微函数满足,且
(1). 记,求
(2). 求的表达式和极值

第一题较为简单,直接顺着题目思路算下去即可

有了第一题的结论,我们就能得到原函数,而又有,所以,即

后面的极值不属于本文范围,这里直接给出最终答案:为极小值

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