证明二元可微函数z是形如ax+by的函数的充分必要条件是a乘以z对y的偏导=b乘以z对x的偏导
时间: 2024-06-02 10:09:37 浏览: 137
充分必要条件的证明如下:
必要性证明:
假设z是形如ax+by的函数,则有:
$$
\frac{\partial z}{\partial x} = a
$$
$$
\frac{\partial z}{\partial y} = b
$$
根据链式法则,有:
$$
\frac{\partial z}{\partial y} = \frac{\partial z}{\partial x} \cdot \frac{\partial x}{\partial y} + \frac{\partial z}{\partial y} \cdot \frac{\partial y}{\partial y}
$$
将上面的式子代入到我们的假设中,得到:
$$
b = a \cdot \frac{\partial x}{\partial y} + b \cdot 1
$$
移项得到:
$$
a \cdot \frac{\partial x}{\partial y} = b - b = 0
$$
因此,我们得到了必要条件:如果z是形如ax+by的函数,则a乘以z对y的偏导等于b乘以z对x的偏导。
充分性证明:
假设a乘以z对y的偏导等于b乘以z对x的偏导,即:
$$
a \cdot \frac{\partial z}{\partial y} = b \cdot \frac{\partial z}{\partial x}
$$
我们可以把上面的式子变形为:
$$
\frac{\partial z}{\partial x} = \frac{a}{b} \cdot \frac{\partial z}{\partial y}
$$
这表明z对x的偏导数可以表示为z对y的偏导数和常数a/b的乘积,这是一个标准的一阶线性偏微分方程。根据一阶线性偏微分方程的求解方法,我们可以得到:
$$
z = f(y) \cdot \frac{a}{b} \cdot x + g(y)
$$
其中f(y)和g(y)分别是z对y的偏导数和z在y方向上的积分常数。
因此,我们得到了充分条件:如果a乘以z对y的偏导等于b乘以z对x的偏导,则z是形如ax+by的函数。
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