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数学
题目

设函数 y=y(x) 由方程 ^xy=x+y 所确定,求 dfrac (dy)(dx)(|)_(x)=0


题目解答

答案

原式=ln2-1

解析

考查要点:本题主要考查隐函数求导法的应用,涉及指数函数的导数、乘积法则以及代数运算中的代入求值。

解题核心思路:

  1. 确定初始条件:当 $x=0$ 时,代入原方程求出对应的 $y(0)$ 值。
  2. 隐函数求导:对原方程两边关于 $x$ 求导,注意使用链式法则和乘积法则。
  3. 解方程求导数:将导数项 $\dfrac{dy}{dx}$ 整理到方程一侧,解出表达式后代入 $x=0$ 和 $y(0)$ 的值。

破题关键点:

  • 正确处理指数函数的导数,尤其是复合函数的链式法则。
  • 代入初始条件时,注意 $2^{0 \cdot y(0)} = 1$ 的简化。

步骤1:确定初始条件
当 $x=0$ 时,原方程变为:
$2^{0 \cdot y(0)} = 0 + y(0) \implies 1 = y(0) \implies y(0) = 1.$

步骤2:对原方程两边求导
原方程 $2^{xy} = x + y$,对 $x$ 求导:

  • 左边求导:
    $\dfrac{d}{dx} \left(2^{xy}\right) = 2^{xy} \cdot \ln 2 \cdot \left(y + x \dfrac{dy}{dx}\right).$
  • 右边求导:
    $\dfrac{d}{dx} (x + y) = 1 + \dfrac{dy}{dx}.$

步骤3:整理方程求 $\dfrac{dy}{dx}$
将两边导数相等:
$2^{xy} \ln 2 \cdot \left(y + x \dfrac{dy}{dx}\right) = 1 + \dfrac{dy}{dx}.$
展开并移项:
$2^{xy} \ln 2 \cdot y + 2^{xy} \ln 2 \cdot x \dfrac{dy}{dx} = 1 + \dfrac{dy}{dx}.$
将含 $\dfrac{dy}{dx}$ 的项移到左边:
$2^{xy} \ln 2 \cdot x \dfrac{dy}{dx} - \dfrac{dy}{dx} = 1 - 2^{xy} \ln 2 \cdot y.$
提取公因子 $\dfrac{dy}{dx}$:
$\dfrac{dy}{dx} \left(2^{xy} \ln 2 \cdot x - 1\right) = 1 - 2^{xy} \ln 2 \cdot y.$
解得:
$\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{1 - 2^{xy} \ln 2 \cdot y}{2^{xy} \ln 2 \cdot x - 1}.$

步骤4:代入 $x=0$ 和 $y=1$
分子:
$1 - 2^{0 \cdot 1} \ln 2 \cdot 1 = 1 - \ln 2.$
分母:
$2^{0 \cdot 1} \ln 2 \cdot 0 - 1 = -1.$
因此:
$\dfrac{dy}{dx}\bigg|_{x=0} = \dfrac{1 - \ln 2}{-1} = \ln 2 - 1.$

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