设 y=y(x)由方程y=y(x) 确定求 y=y(x)
设
由方程
确定求 
题目解答
答案
解:
方程
,当
时
;
方程
对
求导





解析
考查要点:本题主要考查隐函数求导及极限的计算,涉及泰勒展开或洛必达法则的应用。关键在于通过隐函数求导得到二阶导数,进而求解极限。
解题思路:
- 确定初始值:当$x=0$时,代入方程求得$y=1$;
- 隐函数求导:对原方程求一阶导数和二阶导数,代入$x=0$处的值;
- 应用洛必达法则:将原极限转化为二阶导数的形式,最终通过$y''(0)$的值求解。
步骤1:确定初始值
当$x=0$时,代入方程$x^3 + y^3 + xy = 1$,得:
$0^3 + y^3 + 0 \cdot y = 1 \implies y^3 = 1 \implies y = 1.$
步骤2:求一阶导数$y'(0)$
对原方程两边关于$x$求导:
$3x^2 + 3y^2 y' + y + x y' = 0.$
整理得:
$y' = -\frac{3x^2 + y}{3y^2 + x}.$
代入$x=0$,$y=1$:
$y'(0) = -\frac{3 \cdot 0^2 + 1}{3 \cdot 1^2 + 0} = -\frac{1}{3}.$
步骤3:求二阶导数$y''(0)$
对$y' = -\frac{3x^2 + y}{3y^2 + x}$再次求导,应用商的导数法则:
$y'' = \frac{(6x + y')(3y^2 + x) - (3x^2 + y)(6y y' + 1)}{(3y^2 + x)^2}.$
代入$x=0$,$y=1$,$y'=-\frac{1}{3}$:
- 分子:
$(6 \cdot 0 + (-\frac{1}{3}))(3 \cdot 1^2 + 0) - (3 \cdot 0^2 + 1)(6 \cdot 1 \cdot (-\frac{1}{3}) + 1) \\ = (-\frac{1}{3}) \cdot 3 - 1 \cdot (-2 + 1) \\ = -1 + 1 = 0.$ - 分母:
$(3 \cdot 1^2 + 0)^2 = 9.$
因此:
$y''(0) = \frac{0}{9} = 0.$
步骤4:应用洛必达法则
原极限为$\frac{0}{0}$型,连续两次应用洛必达法则:
$\lim_{x \to 0} \frac{3y + x - 3}{x^2} = \lim_{x \to 0} \frac{3y' + 1}{2x} = \lim_{x \to 0} \frac{3y''}{2} = \frac{3 \cdot 0}{2} = 0.$