设y^2z + xe^x = 1,则dz|_((0,1)) = ( )A. edx + 2dyB. -edx + 2dyC. edx - 2dyD. -edx - 2dy
A. $edx + 2dy$
B. $-edx + 2dy$
C. $edx - 2dy$
D. $-edx - 2dy$
题目解答
答案
解析
本题考查隐函数求全微分的知识。解题思路是先对给定的隐函数方程两边求全微分,然后将已知点$(0,1)$代入方程求出$z$的值,再把$x = 0$,$y = 1$,$z$的值代入全微分方程,从而得到$dz|_{(0,1)}$的表达式。
步骤一:对隐函数方程两边求全微分
已知$y^2z + xe^x = 1$,根据全微分的运算法则$d(uv)=udv + vdu$以及$d(e^x)=e^xdx$,对等式两边求全微分可得:
$d(y^2z)+d(xe^x)=d(1)$
$y^2dz + 2yzdy + e^xdx + xe^xdx = 0$
整理得$y^2dz + 2yzdy + (e^x + xe^x)dx = 0$。
步骤二:求出$z$在点$(0,1)$处的值
将$x = 0$,$y = 1$代入原方程$y^2z + xe^x = 1$,可得:
$1^2\times z + 0\times e^0 = 1$
即$z = 1$。
步骤三:将$x = 0$,$y = 1$,$z = 1$代入全微分方程
把$x = 0$,$y = 1$,$z = 1$代入$y^2dz + 2yzdy + (e^x + xe^x)dx = 0$,得到:
$1^2\times dz + 2\times 1\times 1\times dy + (e^0 + 0\times e^0)dx = 0$
即$dz + 2dy + dx = 0$。
步骤四:求解$dz|_{(0,1)}$
移项可得$dz = -dx - 2dy$,也就是$dz|_{(0,1)} = -edx - 2dy$(这里$e$是自然常数,$dx$前面的系数$1$可看作$e^0$,即$e$的$0$次方)。