國家安全情報人員考試三等考試-電子組(選試英文)工程數學104 年第 3 題單選題
若 u=2xy,∇2u 等於:
B正確答案
拉普拉斯算子 ∇²u 是對各變數求二次偏微分後相加。本題依官方答案推測,原題幹應為 u = x²y,計算 u_xx + u_yy 即可得 2y。
為什麼答案是 B
官方正解。推測原題幹應為 u = x²y,其 ∂²u/∂x² = 2y,∂²u/∂y² = 0,相加得 2y。若照原題 u = 2xy 計算,答案應為 0(無此選項)。
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完整詳解
Pro · 無限重點 拉普拉斯算子 ∇²u 是對各變數求二次偏微分後相加。本題依官方答案推測,原題幹應為 u = x²y,計算 u_xx + u_yy 即可得 2y。
根據 ∇²u = ∂²u/∂x² + ∂²u/∂y²。若原題為 u = x²y,對 x 微分兩次得 2y,對 y 微分兩次得 0,兩者相加即為 2y。
逐選項分析
A✕
若求偏微分或積分過程錯誤可能誤選此項,完全不符合拉普拉斯算子 ∇²u 的計算結果。
B✓ 正確
官方正解。推測原題幹應為 u = x²y,其 ∂²u/∂x² = 2y,∂²u/∂y² = 0,相加得 2y。若照原題 u = 2xy 計算,答案應為 0(無此選項)。
C✕
這是原函數乘上常數的結果,並非二次偏微分的運算結果。
D✕ 陷阱
若函數為 u = xy²,則 ∇²u = 2x。此選項是將 x 與 y 的次方顛倒後計算出的誘答選項。
常見向量微積分算子
| 算子名稱 | 符號 | 運算對象 | 數學意義 |
|---|
| 梯度 (Gradient) | ∇f | 純量函數 | 產生向量場,指向函數值增加最快的方向 |
| 散度 (Divergence) | ∇·F | 向量場 | 產生純量,衡量空間中某點的發散或匯聚程度 |
| 旋度 (Curl) | ∇×F | 向量場 | 產生向量場,衡量向量場在某點的旋轉程度 |
| 拉普拉斯 (Laplacian) | ∇²f | 純量函數 | 梯度的散度,即各變數二次偏微分之和 |
題幹轉錄/印刷錯誤陷阱。若嚴格依照題幹 u = 2xy 計算,∂²u/∂x² = 0 且 ∂²u/∂y² = 0,∇²u 應為 0,但選項中並無此答案。由正解 2y 反推,原題目極大機率為 u = x²y 的排版錯誤。