5.设 =arctan (xy), 而 =(e)^x, 求 dfrac (dz)(dx).

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查多元复合函数的求导法则,特别是链式法则的应用。需要理解函数之间的依赖关系,正确计算偏导数并进行合成。
解题核心思路:
- 识别变量关系:明确$z$是$x$和$y$的函数,而$y$本身是$x$的函数,形成复合关系。
- 应用链式法则:将$\dfrac{dz}{dx}$分解为$\dfrac{\partial z}{\partial x}$和$\dfrac{\partial z}{\partial y} \cdot \dfrac{dy}{dx}$两部分。
- 代入并化简:将$y = e^x$代入表达式,合并同类项,得到最终结果。
破题关键点:
- 正确计算偏导数:对$\arctan(xy)$分别求关于$x$和$y$的偏导数。
- 注意分母的统一:合并两项时需保持分母一致,避免计算错误。
步骤1:计算$\dfrac{\partial z}{\partial x}$
由$z = \arctan(xy)$,对$x$求偏导:
$\dfrac{\partial z}{\partial x} = \dfrac{1}{1 + (xy)^2} \cdot y = \dfrac{y}{1 + x^2 y^2}$
步骤2:计算$\dfrac{\partial z}{\partial y}$
对$y$求偏导:
$\dfrac{\partial z}{\partial y} = \dfrac{1}{1 + (xy)^2} \cdot x = \dfrac{x}{1 + x^2 y^2}$
步骤3:计算$\dfrac{dy}{dx}$
由$y = e^x$,得:
$\dfrac{dy}{dx} = e^x$
步骤4:合成$\dfrac{dz}{dx}$
根据链式法则:
$\dfrac{dz}{dx} = \dfrac{\partial z}{\partial x} + \dfrac{\partial z}{\partial y} \cdot \dfrac{dy}{dx} = \dfrac{y}{1 + x^2 y^2} + \dfrac{x}{1 + x^2 y^2} \cdot e^x$
步骤5:代入$y = e^x$并化简
将$y = e^x$代入:
$\dfrac{dz}{dx} = \dfrac{e^x}{1 + x^2 e^{2x}} + \dfrac{x e^x}{1 + x^2 e^{2x}} = \dfrac{(1 + x)e^x}{1 + x^2 e^{2x}}$