Exercícios Resolvidos de Derivadas Parciais de Ordem Superior

Ver Teoria

Enunciado

Se

f x , y = x y e x y

Mostre que

x ∂ 3 f ∂ x 3 + y ∂ 3 f ∂ y ∂ x 2 = 0

Passo 1

Vamos calcular essas derivadas ai e vê se esse negócio da zero mesmo.

Começando por ∂ 3 f ∂ x 3 .

∂ 3 f ∂ x 3 = ∂ f ∂ x ∂ f ∂ x ∂ f ∂ x

Entendeu?

Temos que derivar três vezes em relação a x :

∂ f ∂ x = y e x y + x y e x y 1 y = y e x y + x e x y  

Passo 2

Agora, derivando de novo:

∂ f ∂ x ∂ f ∂ x = ∂ f ∂ x y e x y + x e x y = y e x y 1 y + e x y + x e x y 1 y = 2 e x y + x y e x y

Passo 3

Agora, deriando mais uma vez:

∂ f ∂ x ∂ f ∂ x ∂ f ∂ x = ∂ f ∂ x 2 e x y + x y e x y 2 e x y 1 y + 1 y   e x y + x y e x y 1 y = 3 y e x y + x y 2 e x y

Então

∂ 3 f ∂ x 3 = 3 y e x y + x y 2 e x y

Beleza, vamos guardar isso.

Passo 4

Agora vamos calcular ∂ 3 f ∂ y ∂ x 2

∂ 3 f ∂ y ∂ x 2 = ∂ f ∂ y ∂ f ∂ x ∂ f ∂ x

A ∂ f ∂ x ∂ f ∂ x nós já calculamos:

∂ f ∂ x ∂ f ∂ x = 2 e x y + x y e x y

Agora só precisamos derivá-la em relação a y :

∂ f ∂ y ∂ f ∂ x ∂ f ∂ x = ∂ f ∂ y 2 e x y + x y e x y = 2 e x y - x y 2 - x y 2 e x y + x y e x y   - x y 2

∂ f ∂ y ∂ f ∂ x ∂ f ∂ x = - 3 x y 2 e x y - x 2 y 3 e x y

Então

∂ 3 f ∂ y ∂ x 2 = - 3 x y 2 e x y - x 2 y 3 e x y

Passo 5

-

Agora vamos substituir na equação que o problema nos deu e vê se deu certo:

x ∂ 3 f ∂ x 3 + y ∂ 3 f ∂ y ∂ x 2

x 3 y e x y + x y 2 e x y + y - 3 x y 2 e x y - x 2 y 3 e x y = e x y 3 x y + x 2 y 2 + e x y - 3 x y - x 2 y 2 = 0

Show! Deu tudo certo, então, tá ai a prova que a questão queria

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

Exercícios de Livros Relacionados

Se f e g são funções duas vezes diferenciáveis de uma única variável, mostre que a função u x , t = f x + a t + g x - a t é solução da equação de onda dada no exercício 74.
Verifique que a função z = ln ⁡ e x + e y é uma solução das equações diferenciais ∂ z ∂ x + ∂ z ∂ y = 1 e ∂ 2 z ∂ x 2 ∙ ∂ 2 z ∂ y 2 - ∂ 2 z ∂ x ∂ y 2 = 0 ⏟ * * * *** Em algumas edições do livro do Ste
A energia cinética de um corpo com massa m e velocidade v é K = 1 2 m v 2 . Mostre que ∂ K ∂ m ∂ 2 K ∂ v 2 = K