题目
设函数 y=y(x) 由方程 ln ((x)^2+y)=(x)^3y+sin x 确定,求 dfrac (dy)(dx)(|)_(x=0).
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查隐函数求导的方法,涉及复合函数求导法则和代数方程的解法。
解题核心思路:
- 代入特殊值简化计算:先代入$x=0$求出对应的$y$值,简化后续求导过程。
- 隐函数求导:对原方程两边关于$x$求导,注意将$y$视为$x$的函数,应用链式法则和乘积法则。
- 解关于$\dfrac{dy}{dx}$的方程:整理求导后的方程,代入已知点$(0,1)$,解出$\dfrac{dy}{dx}\big|_{x=0}$。
破题关键点:
- 正确应用求导法则:特别注意$\ln(x^2 + y)$的导数形式和$x^3 y$的乘积导数。
- 代数化简:代入$x=0$后,方程中的高阶项(如$x^3$)会自动消失,简化计算。
步骤1:代入$x=0$求$y$值
将$x=0$代入原方程$\ln(x^2 + y) = x^3 y + \sin x$,得:
$\ln(0^2 + y) = 0^3 \cdot y + \sin 0 \implies \ln y = 0 \implies y = 1.$
步骤2:对原方程两边关于$x$求导
对左边$\ln(x^2 + y)$求导:
$\frac{d}{dx} \ln(x^2 + y) = \frac{1}{x^2 + y} \cdot (2x + \frac{dy}{dx}).$
对右边$x^3 y + \sin x$求导:
$\frac{d}{dx}(x^3 y) + \frac{d}{dx}(\sin x) = 3x^2 y + x^3 \frac{dy}{dx} + \cos x.$
整理得方程:
$\frac{1}{x^2 + y}(2x + \frac{dy}{dx}) = 3x^2 y + x^3 \frac{dy}{dx} + \cos x.$
步骤3:代入$x=0$和$y=1$
将$x=0$和$y=1$代入上述方程:
$\frac{1}{0^2 + 1}(2 \cdot 0 + \frac{dy}{dx}) = 3 \cdot 0^2 \cdot 1 + 0^3 \cdot \frac{dy}{dx} + \cos 0.$
化简得:
$\frac{dy}{dx} = 0 + 0 + 1 \implies \frac{dy}{dx}\bigg|_{x=0} = 1.$