Ist es möglich die partiellen Ableitungen $f_x(x,y)$ und $f_y(x,y)$ einer Funktion $f(x,y)$ als Funktion von den Variablen $x$ und $y$ wiederum partiell nach diesen Variablen zu differenzieren, so ergeben sich die partiellen Ableitungen zweiter Ordnung: \begin{equation*} \frac{\partial f}{\partial x}\left(\frac{\partial f}{\partial x}\right)=\frac {\partial^2f}{\partial x^2}=f_{xx}, \qquad \qquad \frac{\partial f}{\partial y}\left(\frac{\partial f}{\partial x}\right)=\frac {\partial^2f}{\partial x \partial y}=f_{xy}, \end{equation*} \begin{equation*} \frac{\partial f}{\partial x}\left(\frac{\partial f}{\partial y}\right)=\frac {\partial^2f}{\partial y \partial x}=f_{yx}, \qquad \qquad \frac{\partial f}{\partial y}\left(\frac{\partial f}{\partial y}\right)=\frac {\partial^2f}{\partial y^2}=f_{yy}. \end{equation*} Bei der Schreibweise zu den Ableitungen höherer Ordnung gibt die Ordnung der Indizes die Reihenfolge an, nach der die partiellen Ableitungen gebildet werden.
Beispiel
Gegeben sei die schon bekannte Produktionsfunktion: \begin{equation*} y=f(A,K)= 4A^{0,5} \cdot K^{0,5} \qquad \forall \qquad A,K>0 \end{equation*} Die partiellen Ableitungen erster Ordnung lauteten: \begin{equation*} f_A=\frac {\partial f}{\partial A}=2 \cdot \left(\frac {K}{A}\right)^{0,5} \end{equation*} und \begin{equation*} f_K=\frac {\partial f}{\partial K}=2 \cdot \left(\frac {A}{K}\right)^{0,5} \end{equation*} Dann sind die partiellen Ableitungen zweiter Ordnung: \begin{equation*} f_{AA}=2\cdot (-0,5)\cdot K^{0,5}\cdot A^{-1,5}=-\left(\frac {K}{A^3}\right)^{0,5}, \end{equation*} \begin{equation*} f_{AK}=2\cdot (0,5)\cdot K^{-0,5}\cdot A^{-0,5}=\left(\frac {1}{K\cdot A}\right)^{0,5}, \end{equation*} \begin{equation*} f_{KA}=2\cdot (0,5)\cdot K^{-0,5}\cdot A^{-0,5}=\left(\frac {1}{K\cdot A}\right)^{0,5}, \end{equation*} \begin{equation*} f_{KK}=2\cdot (-0,5)\cdot A^{0,5}\cdot K^{-1,5}=-\left(\frac {A}{K^3}\right)^{0,5}. \end{equation*}
Wie das Beispiel zeigt, sind die gemischten Ableitungen $f_{AK}$ und $f_{KA}$ identisch. Von der geometrischen Deutung sind jedoch die beiden partiellen Ableitungen zweiter Ordnung vollkommen unterschiedlich zu interpretieren!

Für die meisten Funktionen hat aber der Satz von Schwarz Gültigkeit:

Satz [Satz von Schwarz][Young-Theorem]

Existieren für eine Funktion $f(x,y)$an einer Stelle $(x_0,y_0)$ alle partiellen Ableitungen höherer Ordnung und sind sämtliche Ableitungen in $(x_0,y_0)$ stetig, so ist die Differentationsreihenfolge nicht von Bedeutung.