令 u=x+y、v=xy。要求 (u,v)=(1,1) 处的偏导,对应 x+y=1、y=x,所以 x=y=21。
在该点附近 v=−1,可反解 x=(1+v)u、y=(1+v)uv,因此
f(u,v)=x2−y2=(x+y)(x−y)=u21+v1−v.
这个局部显式表达式也保证了所需可微性。求偏导得 fu=(1+v)2u(1−v)、fv=−(1+v)22u2。代入 (u,v)=(1,1),得到 fu(1,1)=0、fv(1,1)=−21,故选 D。
在 (x,y)=(21,21) 附近,换元 (u,v)=(x+y,xy) 有可微逆变换 x=(1+v)u、y=(1+v)uv,故由已知恒等式可知 f 在 (1,1) 附近可微。
分别对恒等式 f(x+y,xy)=x2−y2 关于 x,y 求偏导,得
fu−x2yfvfu+x1fv=2x,=−2y.
代入 x=y=21,此时 fu,fv 在 (1,1) 处取值,方程组变为 fu−2fv=1、fu+2fv=−1。相加得 fu=0,相减得 fv=−21。系数行列式为 4=0,解唯一,故其余三组选项均不成立,选 D。