设函数z=z(x,y)由方程=(e)^2x-3z+2y确定,则=(e)^2x-3z+2y.
设函数z=z(x,y)由方程
确定,则
.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查隐函数的偏导数计算,需要利用链式法则对含有多个变量的方程进行求导,并通过代数变形化简表达式。
解题核心思路:
- 构造隐函数:将原方程改写为$F(x,y,z)=0$的形式,即$F = z - e^{2x-3z} - 2y$。
- 应用隐函数求导公式:利用偏导数公式$\frac{\partial z}{\partial x} = -\frac{F_x}{F_z}$和$\frac{\partial z}{\partial y} = -\frac{F_y}{F_z}$,分别计算$\frac{\partial z}{\partial x}$和$\frac{\partial z}{\partial y}$。
- 代数化简:将求得的偏导数代入表达式$3\frac{\partial z}{\partial x} + \frac{\partial z}{\partial y}$,并结合原方程$z = e^{2x-3z} + 2y$进行化简,最终得到结果。
破题关键点:
- 正确计算偏导数:注意链式法则在指数函数中的应用。
- 灵活利用原方程:通过替换$e^{2x-3z} = z - 2y$简化表达式。
构造隐函数:
令$F(x,y,z) = z - e^{2x-3z} - 2y = 0$。
计算偏导数:
-
对$x$求偏导:
$F_x = -\frac{\partial}{\partial x} \left( e^{2x-3z} \right) = -2e^{2x-3z}$
根据隐函数求导公式:
$\frac{\partial z}{\partial x} = -\frac{F_x}{F_z} = \frac{2e^{2x-3z}}{1 + 3e^{2x-3z}}$ -
对$y$求偏导:
$F_y = -2$
根据隐函数求导公式:
$\frac{\partial z}{\partial y} = -\frac{F_y}{F_z} = \frac{2}{1 + 3e^{2x-3z}}$
代入目标表达式:
$3\frac{\partial z}{\partial x} + \frac{\partial z}{\partial y} = 3 \cdot \frac{2e^{2x-3z}}{1 + 3e^{2x-3z}} + \frac{2}{1 + 3e^{2x-3z}} = \frac{6e^{2x-3z} + 2}{1 + 3e^{2x-3z}}$
利用原方程化简:
由原方程$z = e^{2x-3z} + 2y$,得$e^{2x-3z} = z - 2y$。代入分子和分母:
$\frac{6(z - 2y) + 2}{1 + 3(z - 2y)} = \frac{6z - 12y + 2}{1 + 3z - 6y}$
观察分子和分母,发现分子为分母的2倍,因此结果为$2$。