Enunciado

Determine todas as derivadas parciais de segunda ordem.

z = y 2 x + 3 y

Passo 1

E aí, galera. Beleza?

Nessa questão nós temos que determinar as derivadas parciais dessa função de duas variáveis, z = f x , y .  

Precisamos determinar:   z x x ,   z y y ,   z x y   e   z y x

Para isso, primeiro a gente faz as derivadas de primeira ordem.

Vamos lá...

Passo 2

Vamos calcular então todas as derivadas parciais em primeira ordem:

Começando pela derivada em relação a x :

z x = ∂ ∂ x y 2 x + 3 y

Aqui vamos precisar usar a regra da cadeia. Obtemos:

z x =   - 2 y 2 x + 3 y 2

Agora, a derivada em relação a y :

z y = ∂ ∂ y y 2 x + 3 y

Note que y aparece no numerador e denominador, então aplicaremos a regra do quociente:

z y = 1 2 x + 3 y - 3 y 2 x + 3 y 2

z y = 2 x 2 x + 3 y 2

Show! Agora a gente deriva isso de novo em relação a cada uma variável.

Passo 3

Derivando z x em relação a x de novo:

z x x = ∂ ∂ x - 2 y 2 x + 3 y 2

Aqui usamos a regra da cadeia para fazer essa derivada:

z x x =   2 2 x + 3 y 2 2 y 2 x + 3 y 2

z x x = 8 y ( 2 x + 3 y )

E em relação a y :

z x y = ∂ ∂ y - 2 y 2 x + 3 y 2

Veja que a variável y aparece no numerador e no denominador. Aplicando a regra do quociente, obtemos:

z x y = - 2 2 x + 3 y 2 - 2 ( 2 x + 3 y ) ( 3 ) ( - 2 y ) 2 x + 3 y 2

z x y =   - 2 2 x + 3 y + 12 y ( 2 x + 3 y )

z x y =   - 4 x + 6 y 2 x + 3 y

Passo 4

Agora vamos derivar z y em relação a x :

z y x = ∂ ∂ x 2 x 2 x + 3 y 2

Veja que o x   está nos dois termos da fração, ou seja, vamos precisar aplicar a regra do quociente:

z y x = 2 2 x + 3 y 2 - 2 2 x + 3 y ( 2 ) ( 2 x ) 2 x + 3 y 2

z y x = 2 2 x + 3 y - 8 x ( 2 x + 3 y )

z y x =   - 4 x + 6 y   2 x + 3 y

E em relação a y ...

z y y = ∂ ∂ y 2 x 2 x + 3 y 2

Nesse caso, vamos aplicar a regra da cadeia:

z y y =   - 2 2 x + 3 y 3 ( 2 x ) 2 x + 3 y 2

z y y =   - 12 x 2 x + 3 y 2

Prontinho! Calculamos todas as derivadas de segunda ordem😊

Resposta

z x x = 8 y ( 2 x + 3 y )

z x y = - 4 x + 6 y 2 x + 3 y = z y x

z y y =     - 12 x 2 x + 3 y 2

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