设f(u,v)一阶连续可偏导,f(tx,ty)=t 3 f(x,y),且f" 1 (1,2)=1,f" 2 (1,2)=4,则f(1,2)=______
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查齐次函数的性质及其相关定理(如欧拉定理)的应用,以及偏导数的计算。
解题核心思路:
题目中给出函数$f(tx, ty) = t^3 f(x, y)$,说明$f$是3次齐次函数。根据齐次函数的欧拉定理,可建立偏导数与函数值的关系式:
$x \frac{\partial f}{\partial x}(x,y) + y \frac{\partial f}{\partial y}(x,y) = 3f(x,y).$
将已知点$(1,2)$及偏导数值代入,即可求解$f(1,2)$。
破题关键点:
- 识别齐次函数的次数(本题为3次)。
- 应用欧拉定理或对齐次方程直接求导,建立偏导数与函数值的关系式。
步骤1:应用齐次函数性质
已知$f(tx, ty) = t^3 f(x, y)$,说明$f$是3次齐次函数。根据欧拉定理,对任意$(x,y)$,有:
$x \frac{\partial f}{\partial x}(x,y) + y \frac{\partial f}{\partial y}(x,y) = 3f(x,y).$
步骤2:代入已知点$(1,2)$
将$x=1$,$y=2$代入欧拉定理公式:
$1 \cdot \frac{\partial f}{\partial x}(1,2) + 2 \cdot \frac{\partial f}{\partial y}(1,2) = 3f(1,2).$
步骤3:代入偏导数值
已知$\frac{\partial f}{\partial x}(1,2)=1$,$\frac{\partial f}{\partial y}(1,2)=4$,代入得:
$1 \cdot 1 + 2 \cdot 4 = 3f(1,2).$
步骤4:解方程求$f(1,2)$
计算左边:
$1 + 8 = 9 = 3f(1,2).$
解得:
$f(1,2) = \frac{9}{3} = 3.$