高数下期中考试真题
- 2026-11-01 18:49:05
高数下期中考试真题
(8分) 若函数 具有一阶连续偏导数,证明 的充要条件是 。
解
• 必要性:
给定函数 ,计算其偏导数:简化得:
故 。
• 充分性:
若 ,则 。
下面给出三种证明方法。方法一(特征线法)
方程化为特征方程:由 ,积分得 ,即 。
由 ,得 。
故通解为 ,其中 为任意一阶可导函数。方法二(变量代换)
令 ,则 ,记 。计算偏导数:代入方程:
由于 ,故 ,即 与 无关,只依赖于 。因此存在函数 使得
方法三(极坐标法)
令 。则原方程 化为
故 ,即 不随 变化,只与 有关。而 ,所以 可表示为 的函数:。
• 结论: 函数 当且仅当满足 。
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