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设函数f(u)在(0,+∞)内具有二阶导数,且z=f(x2+y2)满足等式∂2z∂x2+∂2z∂y2=0.

来源:学生作业帮 编辑:百度作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/07/18 22:48:35
设函数f(u)在(0,+∞)内具有二阶导数,且z=f(
x
设函数f(u)在(0,+∞)内具有二阶导数,且z=f(x2+y2)满足等式∂2z∂x2+∂2z∂y2=0.
证:(I)∵z=f(
x2+y2),令u=
x2+y2
∴zx′=
dz
du•
∂u
∂x=f′(u)
x

x2+y2
zy′=
dz
du•
∂u
∂y=f′(u)
y

x2+y2
∴zxx=f″(u)•
x2
x2+y2+f′(u)
y2
(x2+y2)
3
2
zyy=f″(u)•
x2
y2+y2+f′(u)
x2
(x2+y2)
3
2
代入
∂2z
∂x2+
∂2z
∂y2=0,得:
f″(u)+
f′(u)
u=0
(II)由于f″(u)+
f′(u)
u=0
令f'(u)=p,则

dp
du=−
p
u
即:
dp
p=−
du
u
两边积分得:ln|p|=-ln|u|+C1
∴p=
C
u,其中C=±eC1
即f′(u)=
C
u
由f'(1)=1,得C=1
∴f′(u)=
1
u
∴f(u)=ln|u|+C2
又由f(1)=0,得C2=0
∴f(u)=ln|u|