由方程 arctan (y)/(x) = ln sqrt(x^2 + y^2) 所确定的隐函数 y = y(x) 的导数在点 (1,0) 处的导数 y'(1) = ____
由方程 $\arctan \frac{y}{x} = \ln \sqrt{x^2 + y^2}$ 所确定的隐函数 $y = y(x)$ 的导数在点 $(1,0)$ 处的导数 $y'(1) = \_\_\_\_$
题目解答
答案
设 $F(x, y) = \arctan \frac{y}{x} - \ln \sqrt{x^2 + y^2}$,则
$F_x = \frac{-y}{x^2 + y^2} - \frac{x}{x^2 + y^2} = \frac{-y - x}{x^2 + y^2}, \quad F_y = \frac{x}{x^2 + y^2} - \frac{y}{x^2 + y^2} = \frac{x - y}{x^2 + y^2}.$
由隐函数求导法则,
$y' = -\frac{F_x}{F_y} = -\frac{\frac{-y - x}{x^2 + y^2}}{\frac{x - y}{x^2 + y^2}} = \frac{y + x}{x - y}.$
在点 $(1,0)$ 处,代入得
$y'(1) = \frac{0 + 1}{1 - 0} = 1.$
答案: $\boxed{1}$
解析
考查要点:本题主要考查隐函数求导的方法,涉及多元函数偏导数的计算及隐函数定理的应用。
解题核心思路:将原方程转化为$F(x, y) = 0$的形式,计算偏导数$F_x$和$F_y$,利用隐函数求导公式$y' = -\frac{F_x}{F_y}$,代入指定点求值。
破题关键点:
- 正确构造函数$F(x, y)$,将原方程整理为$F(x, y) = \arctan \frac{y}{x} - \ln \sqrt{x^2 + y^2} = 0$。
- 准确计算偏导数,注意对$x$和$y$求导时的链式法则和分母化简。
- 代入点$(1,0)$验证方程成立,确保计算结果的合理性。
构造函数:设$F(x, y) = \arctan \frac{y}{x} - \ln \sqrt{x^2 + y^2}$,则原方程等价于$F(x, y) = 0$。
计算偏导数:
-
对$x$求偏导:
- $\frac{\partial}{\partial x} \arctan \frac{y}{x} = \frac{1}{1 + \left(\frac{y}{x}\right)^2} \cdot \left(-\frac{y}{x^2}\right) = -\frac{y}{x^2 + y^2}$。
- $\frac{\partial}{\partial x} \ln \sqrt{x^2 + y^2} = \frac{x}{x^2 + y^2}$。
- 因此,$F_x = -\frac{y}{x^2 + y^2} - \frac{x}{x^2 + y^2} = \frac{-y - x}{x^2 + y^2}$。
-
对$y$求偏导:
- $\frac{\partial}{\partial y} \arctan \frac{y}{x} = \frac{1}{1 + \left(\frac{y}{x}\right)^2} \cdot \frac{1}{x} = \frac{x}{x^2 + y^2}$。
- $\frac{\partial}{\partial y} \ln \sqrt{x^2 + y^2} = \frac{y}{x^2 + y^2}$。
- 因此,$F_y = \frac{x}{x^2 + y^2} - \frac{y}{x^2 + y^2} = \frac{x - y}{x^2 + y^2}$。
应用隐函数求导公式:
$y' = -\frac{F_x}{F_y} = -\frac{\frac{-y - x}{x^2 + y^2}}{\frac{x - y}{x^2 + y^2}} = \frac{x + y}{x - y}.$
代入点$(1,0)$:
$y'(1) = \frac{1 + 0}{1 - 0} = 1.$