已知函数 ,求及.解:设 _________._____ ,_____ ,_____ ,则=____________.=____________.
已知函数
,求
及
.
解:设
_________.
_____ ,
_____ ,
_____ ,
则
=____________.
=____________.
题目解答
答案
本题考查隐函数求偏导;由隐函数偏导法则知,对于隐函数
,
,
;
因此由
,可得
,即得
;
之后再对
分别求偏导,得
,
,
因此由公式得
.
解析
本题考查隐函数的偏导数计算。核心思路是将原方程转化为隐函数形式$F(x,y,z)=0$,再利用隐函数求导法则计算偏导数。关键在于:
- 构造合适的$F(x,y,z)$,将原方程整理为$F=0$的形式;
- 正确计算$F$对$x$、$y$、$z$的偏导数;
- 代入公式$\dfrac{\partial z}{\partial x} = -\dfrac{F_x}{F_z}$和$\dfrac{\partial z}{\partial y} = -\dfrac{F_y}{F_z}$。
构造隐函数$F(x,y,z)$
原方程$\dfrac{3x}{z} = \ln \dfrac{z}{y}$可变形为:
$3x = z \ln \dfrac{z}{y} \implies 3x - z \ln z + z \ln y = 0$
因此,设隐函数为:
$F(x,y,z) = 3x - z \ln z + z \ln y$
计算偏导数
-
$F_x$:仅$3x$项含$x$,偏导数为:
$F_x = \dfrac{\partial F}{\partial x} = 3$ -
$F_y$:仅$z \ln y$项含$y$,偏导数为:
$F_y = \dfrac{\partial F}{\partial y} = \dfrac{z}{y}$ -
$F_z$:对$z$求导需逐项计算:
- $-z \ln z$项导数为$-\ln z -1$;
- $z \ln y$项导数为$\ln y$;
综上:
$F_z = \dfrac{\partial F}{\partial z} = -\ln z -1 + \ln y = \ln y - \ln z -1$
代入隐函数求导公式
-
$\dfrac{\partial z}{\partial x}$:
$\dfrac{\partial z}{\partial x} = -\dfrac{F_x}{F_z} = -\dfrac{3}{\ln y - \ln z -1}$ -
$\dfrac{\partial z}{\partial y}$:
$\dfrac{\partial z}{\partial y} = -\dfrac{F_y}{F_z} = -\dfrac{\dfrac{z}{y}}{\ln y - \ln z -1} = -\dfrac{z}{y(\ln y - \ln z -1)}$