【答案】
∂y∂z=x4fu+x2fv
∂y2∂2z=x5fuu+2x3fuv+xfvv
∂x∂y∂2z=x4yfuu+4x3fu+2xfv−yfvv
其中
fu=∂u∂f
,
fv=∂v∂f
,
fuu=∂u2∂2f
,
fuv=∂u∂v∂2f
,
fvv=∂v2∂2f
,且
u=xy
,
v=xy
.
【解析】
设
u=xy
,
v=xy
,则
z=x3f(u,v)
.
首先求
∂y∂z
:
∂y∂z=x3∂y∂f=x3(∂u∂f∂y∂u+∂v∂f∂y∂v)=x3(fu⋅x+fv⋅x1)=x4fu+x2fv.
其次求
∂y2∂2z
:
∂y2∂2z=∂y∂(x4fu+x2fv)=x4∂y∂fu+x2∂y∂fv.
其中
∂y∂fu=∂u∂fu∂y∂u+∂v∂fu∂y∂v=fuu⋅x+fuv⋅x1=xfuu+x1fuv,
∂y∂fv=∂u∂fv∂y∂u+∂v∂fv∂y∂v=fvu⋅x+fvv⋅x1=xfuv+x1fvv( fuv=fvu).
代入得
∂y2∂2z=x4(xfuu+x1fuv)+x2(xfuv+x1fvv)=x5fuu+x3fuv+x3fuv+xfvv=x5fuu+2x3fuv+xfvv.
最后求
∂x∂y∂2z
:
∂x∂y∂2z=∂x∂(∂y∂z)=∂x∂(x4fu+x2fv)=∂x∂(x4fu)+∂x∂(x2fv).
计算
∂x∂(x4fu)=4x3fu+x4∂x∂fu,∂x∂(x2fv)=2xfv+x2∂x∂fv.
其中
∂x∂fu=∂u∂fu∂x∂u+∂v∂fu∂x∂v=fuu⋅y+fuv⋅(−x2y)=yfuu−x2yfuv,
∂x∂fv=∂u∂fv∂x∂u+∂v∂fv∂x∂v=fvu⋅y+fvv⋅(−x2y)=yfuv−x2yfvv.
代入得
∂x∂(x4fu)=4x3fu+x4(yfuu−x2yfuv)=4x3fu+x4yfuu−x2yfuv,
∂x∂(x2fv)=2xfv+x2(yfuv−x2yfvv)=2xfv+x2yfuv−yfvv.
合并得
∂x∂y∂2z=(4x3fu+x4yfuu−x2yfuv)+(2xfv+x2yfuv−yfvv)=x4yfuu+4x3fu+2xfv−yfvv.
以上即为所求。