题目
设函数z=z(x,y)由方程2xz=2xyz-ln(xyz)所确定,求dz|(1,1)°
设函数$z=z(x,y)$由方程$2xz=2xyz-ln(xyz)$所确定,求dz|(1,1)°
题目解答
答案
对原方程 $2xz = 2xyz - \ln(xyz)$ 求全微分,得:
\[
2zdx + 2xdz = 2yzdx + 2xzdy + 2xydz - \frac{yzdx + xzdy + xydz}{xyz}
\]
整理并解出 $dz$:
\[
dz = \frac{dy \left(2xz - \frac{1}{y}\right) - dx \left(2z - 2yz + \frac{1}{x}\right)}{2x - 2xy + \frac{1}{z}}
\]
在点 $(1,1)$ 处,代入 $x = 1$,$y = 1$,$z = 1$(由原方程解得),得:
\[
dz = -dx + dy
\]
**答案:** $\boxed{-dx + dy}$
解析
考查要点:本题主要考查隐函数的全微分求解方法,需要掌握全微分的基本规则和隐函数求导的代数技巧。
解题思路:
- 对原方程两边同时求全微分,注意应用乘积法则和链式法则;
- 整理方程,将所有含$dz$的项移到等式一侧,其他项移到另一侧;
- 解出$dz$,得到关于$dx$和$dy$的表达式;
- 代入点$(1,1)$,先求出对应的$z$值,再代入化简表达式。
关键点:
- 隐函数求导时,需将$z$视为$x$和$y$的函数,对$x$和$y$分别求微分;
- 代数整理时需仔细处理符号和系数,避免计算错误;
- 代入点时需先确定$z$的值,再代入全微分表达式。
对原方程 $2xz = 2xyz - \ln(xyz)$ 两边求全微分:
左边:
$d(2xz) = 2z \, dx + 2x \, dz$
右边:
分为两部分:
- $d(2xyz) = 2yz \, dx + 2xz \, dy + 2xy \, dz$;
- $d(-\ln(xyz)) = -\frac{1}{xyz}(yz \, dx + xz \, dy + xy \, dz)$。
因此,右边全微分为:
$2yz \, dx + 2xz \, dy + 2xy \, dz - \frac{yz \, dx + xz \, dy + xy \, dz}{xyz}$
整理方程:
将左右两边的微分相等,移项整理后得到:
$[2z - 2yz + \frac{1}{x}] \, dx + [-2xz + \frac{1}{y}] \, dy + [2x - 2xy + \frac{1}{z}] \, dz = 0$
解出$dz$:
$dz = \frac{-[ (2z - 2yz + \frac{1}{x}) \, dx + (-2xz + \frac{1}{y}) \, dy ]}{2x - 2xy + \frac{1}{z}}$
代入点$(1,1)$:
- 由原方程得 $z(1,1)=1$;
- 代入$x=1$,$y=1$,$z=1$,化简得:
$dz = -dx + dy$