AMKbook.Net Задачи должны иметь решение
Реклама

Задача №1813

Условие

\(u=\ln\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}}\); показать, что \(\frac{\partial^2{u}}{\partial{x}^2}+\frac{\partial^2{u}}{\partial{y}^2}=0\).

Решение
\[ u=\ln\frac{1}{\sqrt{x^2+y^2}} =-\frac{1}{2}\ln\left(x^2+y^2\right) \]
\[ \frac{\partial{u}}{\partial{x}} =-\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{x^2+y^2}\cdot{2x} =-\frac{x}{x^2+y^2}. \]
\[ \frac{\partial{u}}{\partial{y}} =-\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{x^2+y^2}\cdot{2y} =-\frac{y}{x^2+y^2}. \]
\[ \frac{\partial^2{u}}{\partial{x}^2} =-\frac{x^2+y^2-x\cdot{2x}}{\left(x^2+y^2\right)^2} =\frac{x^2-y^2}{\left(x^2+y^2\right)^2}. \]
\[ \frac{\partial^2{u}}{\partial{y}^2} =-\frac{x^2+y^2-x\cdot{2y}}{\left(x^2+y^2\right)^2} =\frac{y^2-x^2}{\left(x^2+y^2\right)^2}. \]
\[ \frac{\partial^2{u}}{\partial{x}^2}+\frac{\partial^2{u}}{\partial{y}^2} =\frac{x^2-y^2}{\left(x^2+y^2\right)^2}+\frac{y^2-x^2}{\left(x^2+y^2\right)^2} =0. \]
Ответ:

Равенство доказано.

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №10Функции нескольких переменных. Дифференциальное исчисление
Параграф №5Повторное дифференцирование
Задача №3201