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普考申論題 106年 [氣象] 微積分

第 三 題

已知函數 F(t) = e^{t^2+1},t = G(x,y,z) = sqrt(x^2+y^2+z^2),f(x,y,z) = F(G(x,y,z)),試求 ∂^2f/∂z^2。(20 分)
📝 此題為申論題

思路引導 VIP

看到這類多變數複合函數求偏微分的題目,首先應觀察是否能透過代入法簡化函數。本題將 G(x,y,z) 代入 F(t) 後可直接消去根號,化簡為單純的以 e 為底數的指數函數,接著連續應用偏微分的連鎖律與乘法規則即可穩健求出二次偏導數。

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【解題思路】先透過直接代入簡化複合函數,再利用連鎖律(Chain Rule)與乘法規則(Product Rule)逐層進行兩次偏微分。 【詳解】 已知:

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