由方程x-y+(sin y)/(2)=0所确定的隐函数的二阶导数(d^2y)/(dx^2)=().A. (-2sin y)/((cos y-2)^2);B. (2)/(2+sin y);C. (4sin y)/((cos y-2)^3);D. (4sin y)/(2+sin y).
A. $\frac{-2\sin y}{(\cos y-2)^{2}};$
B. $\frac{2}{2+\sin y};$
C. $\frac{4\sin y}{(\cos y-2)^{3}};$
D. $\frac{4\sin y}{2+\sin y}.$
题目解答
答案
解析
本题考查隐函数求导的知识点。解题思路是先对方程两边关于$x$求一阶导数,解出$\frac{dy}{dx}$,再对$\frac{dy}{dx}$关于$x$求导,从而得到二阶导数$\frac{d^{2}y}{dx^{2}}$。
步骤一:求一阶导数$\frac{dy}{dx}$
已知方程$x - y + \frac{\sin y}{2} = 0$,等式两边同时对$x$求导。
根据求导的加法法则$(u+v+w)^\prime=u^\prime+v^\prime+w^\prime$,分别对各项求导:
- 对$x$求导,根据求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,可得$(x)^\prime = 1$。
- 对$-y$求导,因为$y$是关于$x$的函数,根据复合函数求导法则,可得$(-y)^\prime = -\frac{dy}{dx}$。
- 对$\frac{\sin y}{2}$求导,同样因为$y$是关于$x$的函数,根据复合函数求导法则$(f(g(x)))^\prime=f^\prime(g(x))\cdot g^\prime(x)$,可得$(\frac{\sin y}{2})^\prime = \frac{1}{2}\cos y\cdot\frac{dy}{dx}$。
则方程求导后为:$1 - \frac{dy}{dx} + \frac{1}{2}\cos y\cdot\frac{dy}{dx} = 0$。
移项可得:$\frac{dy}{dx} - \frac{1}{2}\cos y\cdot\frac{dy}{dx} = 1$。
提取公因式$\frac{dy}{dx}$得:$\frac{dy}{dx}(1 - \frac{1}{2}\cos y) = 1$。
解出$\frac{dy}{dx}$:$\frac{dy}{dx} = \frac{1}{1 - \frac{1}{2}\cos y}=\frac{2}{2 - \cos y}$。
步骤二:求二阶导数$\frac{d^{2}y}{dx^{2}}$
对$\frac{dy}{dx} = \frac{2}{2 - \cos y}$关于$x$求导,根据除法求导公式$(\frac{u}{v})^\prime=\frac{u^\prime v - uv^\prime}{v^2}$,这里$u = 2$,$v = 2 - \cos y$。
- 对$u = 2$求导,可得$u^\prime = 0$。
- 对$v = 2 - \cos y$求导,因为$y$是关于$x$的函数,根据复合函数求导法则,可得$v^\prime = \sin y\cdot\frac{dy}{dx}$。
则$\frac{d^{2}y}{dx^{2}} = \frac{0\times(2 - \cos y) - 2\times\sin y\cdot\frac{dy}{dx}}{(2 - \cos y)^2}=-\frac{2\sin y\cdot\frac{dy}{dx}}{(2 - \cos y)^2}$。
将$\frac{dy}{dx} = \frac{2}{2 - \cos y}$代入上式可得:
$\frac{d^{2}y}{dx^{2}} = -\frac{2\sin y\times\frac{2}{2 - \cos y}}{(2 - \cos y)^2}=-\frac{4\sin y}{(2 - \cos y)^3}=\frac{4\sin y}{(\cos y - 2)^3}$。