Пошукова робота на тему:
Частинні похідні і диференціали вищих порядків.
П
лан
Частинні похідні вищих порядків
Теорема про рівність змішаних похідних
Диференціали вищих порядків
6.11.Частинні похідні вищих порядків
Розглянемо функцію двох змінних 
. Її частинні похідні 
і 
є функціями змінних 
і 
. Від цих похідних також можна знайти частинні похідні. Їх буде чотири, оскільки від кожної з функцій 
і 
можна знайти частинні похідні по 
та по 
. Назвемо їх частинними похідними другого порядку і позначатимемо:
- функція 
два рази диференціюється по 
;
- функція 
диференціюється по 
, а потім по 
;
- функція 
диференціюється по 
, а потім по 
;
- два рази диференціюється по 
.
Похідні другого порядку також можна диференціювати по 
і 
. Одержані при цьому похідні називаються частинними похідними третього порядку функції
. Їх буде вісім. Аналогічно позначаються похідні більш високих порядків.
Приклад. 
Знайти другі частини похідних від функції 
.
Р о з в ’ я з о к. Знайдемо перші частинні похідні:
; 
.
Диференціюємо кожну з них по 
і 
. Одержуємо частинні похідні другого порядку:
.
В розглянутому прикладі
.
Залежність результату диференціювання від порядку диференціювання за різними змінними визначає така теорема.
Теорема
. Якщо функція 
та її частинні похідні 
означені і неперервн
і в деякому її околі, то в цій точці
,
тобто результат диференціювання не залежить від порядку диференціювання за різними змінними.
Доведення теореми опускаємо.
Зауваження
. Аналогічна теорема справедлива для будь-якого числа змінних і для похідних більш високих порядків.
Нехай 
- диференційована в області 
функція двох незалежних змінних 
і 
. В будь-якій точці 
цієї області ми можемо обчислити новий диференціал:
.
Будемо називати його диференціалом першого порядку. Він залежить від значень 
і 
, тобто є функцією чотирьох змінних. Закріпивши 
і 
, одержимо функцію двох змінних 
і 
, означену в області 
.
Диференціал від цієї функції в будь-якій точці 
області 
, якщо він існує, називається диференціалом другого порядку від функції 
в точці 
. Позначається 
або 
.
Отже, за означенням 
.
Аналогічно визначаються диференціали третього, четвертого і т. д. порядків. Зокрема,
.
Якщо функція 
в області 
має неперервні частинні похідні до 
- го порядку включно в кожній точці області
існують. Обчислимо їх:
тощо.
Введемо символічну 
- у степінь 
: вираз, одержаний в результаті піднесення двочлена, записаного в дужках, у звичайну 
- у степінь із подальшою зміною степенів 
і 
, помножених на 
, частинними похідними відповідного порядку від функції 
.
Тоді
 
(6.72)
…………………………………………….
Зауваження
. Якщо 
- диференційована функція проміжних змінних 
і 
, які, в свою чергу, є диференційованими функціями 
і 
, то, обчислюючи 
, 
і т. д. ,ми уже не одержимо формул (6.78) для обчислення диференціалів.
Так,
Тут 
і 
- не є постійними (постійні 
). Отже, в цьому випадку форма запису другого, третього і т. д. порядків не є інваріантною.