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107 學年度台綜大微積分 A 第 7 題

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107學年度 · 107台綜大微積分A · 第 7 題

題目

7. (10 Points) Let f:R2→Rf:\mathbb{R}^2\to\mathbb{R} be a function. Assume that all second partial derivatives of ff exist and continuous and

fxx+fyy=0,for all (x,y)∈R2.f_{xx}+f_{yy}=0,\quad \text{for all }(x,y)\in\mathbb{R}^2.

Define g:R2→Rg:\mathbb{R}^2\to\mathbb{R} by g(u,v)=f(u2−v2,2uv)g(u,v)=f(u^2-v^2,2uv). Find guu+gvvg_{uu}+g_{vv}.

解答

解法一

令 X=u2−v2X=u^2-v^2、Y=2uvY=2uv。兩次套用鏈鎖律可得

guu+gvv=4(u2+v2)(fxx+fyy)∣(X,Y).g_{uu}+g_{vv} =4(u^2+v^2)(f_{xx}+f_{yy})\big|_{(X,Y)}.

題設 fxx+fyy=0f_{xx}+f_{yy}=0,因此 guu+gvv=0\boxed{g_{uu}+g_{vv}=0}。