设 y = y(x) 由方程 y + arcsin x = e^x-y 确定,求 dy.
设 $y = y(x)$ 由方程 $y + \arcsin x = e^{x-y}$ 确定,求 $dy$.
题目解答
答案
解析
本题考查隐函数求微分的知识。解题思路是先对给定的隐函数方程两边关于$x$求导,然后通过移项、合并同类项等操作解出$\frac{dy}{dx}$,最后根据微分的定义$dy = \frac{dy}{dx}dx$求出$dy$。
详细解答过程
已知方程$y + \arcsin x = e^{x - y}$,等式两边同时对$x$求导:
- 对于$y$关于$x$求导,根据复合函数求导法则,结果为$\frac{dy}{dx}$。
- 对于$\arcsin x$关于$x$求导,根据求导公式$(\arcsin x)^\prime=\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$,结果为$\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$。
- 对于$e^{x - y}$关于$x$求导,令$u = x - y$,则$e^{x - y}=e^u$,根据复合函数求导法则$(e^u)^\prime=e^u\cdot u^\prime$,$u^\prime=(x - y)^\prime=1 - \frac{dy}{dx}$,所以$(e^{x - y})^\prime = e^{x - y} \left( 1 - \frac{dy}{dx} \right)$。
因此,对等式$y + \arcsin x = e^{x - y}$两边关于$x$求导后得到:
$\frac{dy}{dx} + \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} = e^{x - y} \left( 1 - \frac{dy}{dx} \right)$
接下来进行整理:
将含有$\frac{dy}{dx}$的项移到等式左边,常数项移到等式右边,可得:
$\frac{dy}{dx} + e^{x - y} \frac{dy}{dx} = e^{x - y} - \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$
提取公因式$\frac{dy}{dx}$,得到:
$\left( 1 + e^{x - y} \right) \frac{dy}{dx} = e^{x - y} - \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$
然后求解$\frac{dy}{dx}$:
等式两边同时除以$1 + e^{x - y}$,可得:
$\frac{dy}{dx} = \frac{e^{x - y} - \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}}{1 + e^{x - y}}$
最后求$dy$:
根据微分的定义$dy = \frac{dy}{dx}dx$,将$\frac{dy}{dx} = \frac{e^{x - y} - \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}}{1 + e^{x - y}}$代入可得:
$dy = \frac{e^{x - y} - \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}}{1 + e^{x - y}}dx$
若对分子分母同乘$\sqrt{1 - x^2}$进行化简,可得:
$dy = \frac{\sqrt{1 - x^2} e^{x - y} - 1}{\sqrt{1 - x^2} (1 + e^{x - y})}dx$