Questions: Sea g: R^2 → R de clase C^2(R^2) y f una función de clase C^2 sobre el abierto Ω=(x, y) ∈ R^2 / y ≠ 0 y f(x, y)=g(xy, x/y). Calcular ∂f/∂x y ∂f/∂y.

Sea g: R^2 → R de clase C^2(R^2) y f una función de clase C^2 sobre el abierto Ω=(x, y) ∈ R^2 / y ≠ 0 y f(x, y)=g(xy, x/y). Calcular ∂f/∂x y ∂f/∂y.
Transcript text: Sea $g: \mathbb{R}^{2} \rightarrow \mathbb{R}$ de clase $C^{2}\left(\mathbb{R}^{2}\right)$ y $f$ una función de clase $C^{2}$ sobre el abierto $\Omega=\left\{(x, y) \in \mathbb{R}^{2} / y \neq 0\right\}$ y $f(x, y)=g\left(x y, \frac{x}{y}\right)$. Calcular $\frac{\partial f}{\partial x}$ y $\frac{\partial f}{\partial y}$.
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Solution

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To find the partial derivatives \(\frac{\partial f}{\partial x}\) and \(\frac{\partial f}{\partial y}\), we will use the chain rule for multivariable functions. The function \(f(x, y) = g(xy, \frac{x}{y})\) is composed of the function \(g(u, v)\) where \(u = xy\) and \(v = \frac{x}{y}\). We will first express the partial derivatives of \(f\) in terms of the partial derivatives of \(g\) with respect to \(u\) and \(v\), and then compute these derivatives.

Paso 1: Definición de las funciones

Dada la función \( f(x, y) = g(xy, \frac{x}{y}) \), donde \( g: \mathbb{R}^{2} \rightarrow \mathbb{R} \) es de clase \( C^{2} \), definimos las variables intermedias: \[ u = xy \quad \text{y} \quad v = \frac{x}{y} \]

Paso 2: Cálculo de la derivada parcial \(\frac{\partial f}{\partial x}\)

Utilizando la regla de la cadena, la derivada parcial de \( f \) con respecto a \( x \) se expresa como: \[ \frac{\partial f}{\partial x} = \frac{\partial g}{\partial u} \cdot \frac{\partial u}{\partial x} + \frac{\partial g}{\partial v} \cdot \frac{\partial v}{\partial x} \] Calculando las derivadas parciales de \( u \) y \( v \): \[ \frac{\partial u}{\partial x} = y \quad \text{y} \quad \frac{\partial v}{\partial x} = \frac{1}{y} \] Por lo tanto, la derivada parcial se convierte en: \[ \frac{\partial f}{\partial x} = y \cdot \frac{\partial g}{\partial u} + \frac{1}{y} \cdot \frac{\partial g}{\partial v} \]

Paso 3: Cálculo de la derivada parcial \(\frac{\partial f}{\partial y}\)

De manera similar, la derivada parcial de \( f \) con respecto a \( y \) es: \[ \frac{\partial f}{\partial y} = \frac{\partial g}{\partial u} \cdot \frac{\partial u}{\partial y} + \frac{\partial g}{\partial v} \cdot \frac{\partial v}{\partial y} \] Calculando las derivadas parciales de \( u \) y \( v \): \[ \frac{\partial u}{\partial y} = x \quad \text{y} \quad \frac{\partial v}{\partial y} = -\frac{x}{y^2} \] Por lo tanto, la derivada parcial se convierte en: \[ \frac{\partial f}{\partial y} = x \cdot \frac{\partial g}{\partial u} - \frac{x}{y^2} \cdot \frac{\partial g}{\partial v} \]

Respuesta Final

Las derivadas parciales son: \[ \frac{\partial f}{\partial x} = y \cdot \frac{\partial g}{\partial u} + \frac{1}{y} \cdot \frac{\partial g}{\partial v} \] \[ \frac{\partial f}{\partial y} = x \cdot \frac{\partial g}{\partial u} - \frac{x}{y^2} \cdot \frac{\partial g}{\partial v} \] Por lo tanto, la respuesta final es: \[ \boxed{\left( \frac{\partial f}{\partial x}, \frac{\partial f}{\partial y} \right)} \]

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