我们来分析并解答这道题目。
已知函数 f(u,v) 满足:
f(x+y,xy)=x2−y2
要求计算:
∂u∂f(1,1)和∂v∂f(1,1)
令:
u=x+y,v=xy
则题目给出的条件可以写成:
f(u,v)=x2−y2
我们需要用 u 和 v 表示 x 和 y,然后代入 f(u,v)=x2−y2 进行计算。
我们有两个方程:
将 y=vx 代入 u=x+y:
u=x+vx=x(1+v)
解出 x:
x=1+vu
然后用 y=vx 求 y:
y=vx=v⋅1+vu=1+vvu
因此,我们得到:
x=1+vu,y=1+vvu
计算 x2 和 y2:
x2=(1+vu)2=(1+v)2u2
y2=(1+vvu)2=(1+v)2v2u2
因此:
x2−y2=(1+v)2u2−(1+v)2v2u2
x2−y2=(1+v)2u2−v2u2=(1+v)2u2(1−v2)
所以:
f(u,v)=(1+v)2u2(1−v2)
f(u,v)=(1+v)2u2(1−v2)
这里 (1−v2) 和 (1+v)2 都与 u 无关,可以看作常数。因此:
f(u,v)=(1+v)21−v2⋅u2
令:
A(v)=(1+v)21−v2
则:
f(u,v)=A(v)⋅u2
对 u 求偏导:
∂u∂f=A(v)⋅∂u∂(u2)=A(v)⋅2u
即:
∂u∂f=2u⋅(1+v)21−v2
f(u,v)=(1+v)2u2(1−v2)
使用商的导数公式:
f(u,v)=D(v)N(v),N(v)=u2(1−v2),D(v)=(1+v)2
则:
∂v∂f=[D(v)]2D(v)⋅∂v∂N(v)−N(v)⋅∂v∂D(v)
先计算 ∂v∂N(v):
N(v)=u2(1−v2)
∂v∂N(v)=u2⋅∂v∂(1−v2)=u2(−2v)=−2u2v
再计算 ∂v∂D(v):
D(v)=(1+v)2
∂v∂D(v)=2(1+v)
代入商的导数公式:
∂v∂f=[(1+v)2]2(1+v)2⋅(−2u2v)−(u2(1−v2))⋅2(1+v)
化简分子:
(1+v)2⋅(−2u2v)=−2u2v(1+v)2
(u2(1−v2))⋅2(1+v)=2u2(1−v2)(1+v)
因此:
∂v∂f=(1+v)4−2u2v(1+v)2−2u2(1−v2)(1+v)
提取公因式 −2u2(1+v):
−2u2v(1+v)2=−2u2v(1+v)(1+v)
−2u2(1−v2)(1+v)
分子:
−2u2(1+v)[v(1+v)+(1−v2)]
化简括号内的内容:
v(1+v)+(1−v2)=v+v2+1−v2=v+1
因此,分子变为:
−2u2(1+v)(v+1)=−2u2(1+v)2
所以:
∂v∂f=(1+v)4−2u2(1+v)2=−2u2⋅(1+v)21
即:
∂v∂f=−(1+v)22u2
∂u∂f=2u⋅(1+v)21−v2
当 u=1,v=1 时:
∂u∂f(1,1)=2(1)⋅(1+1)21−12=2⋅221−1=2⋅40=0
∂v∂f=−(1+v)22u2
当 u=1,v=1 时:
∂v∂f(1,1)=−(1+1)22(1)2=−222=−42=−21
∂u∂f(1,1)=0,∂v∂f(1,1)=−21
因此,答案是:
\(\boxed{C}\)