解答题 16.确定常数λ,使在右半平面(x>0)上的向量A(x,y)=2xy(x4+y2)λi—x2(x4+y2)λj为某二元函数u(x,y)的梯度,并求u(x,y).
【正确答案】确定常数λ.由梯度定义有gradu(x,y)==A(x,y)=Pi+Qj,因而


=-2x(x4+y2)λ-4λx5(x4+y2)λ-1
=2x(x4+y2)λ+4λxy2(x4+y2)λ-1
因当x>0时,x4+y2≠0,故无论常数λ取何值,都有u''xy与u''xy连续,从而,即.由此得到(x4+y2)(λ+1)=0,故λ=一1.
反之,若λ=一1,则P(x,y)=2xy(x4+x2)-1,Q(x,y)=一x2(x4+y2)-1,满足,(x,y)≠(0,0),从而在右半平面这个单连通区域D内Pdx+Qdy是某个函数u(z,y)的全微分,于是有,即gradu(x,y)=Pi+Qj=A(x,y).这就证明了当λ=一1时A(x,y)为某个二元函数u(x,y)的梯度.
因在单连通区域D内有,故存在u(x,y)使Pdx+Qdy=du.曲线积分∫LPdx+Qdy在右半平面D内与路径无关.因而在右半平面(x>0)上任取一特殊点,例如取点(1,0),作为积分路径起点,则
【答案解析】