【题目】21.设y=y(x)是由方程2y-x=(x-y)ln(x-y)确定的隐函数,求dy.
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查隐函数求微分的方法,特别是利用一阶微分形式的不变性对方程两边进行微分的能力,以及对乘积法则和链式法则的综合应用。
解题核心思路:
- 对等式两边同时求微分,将y视为x的函数,正确应用微分规则。
- 整理微分方程,将含有dy的项移到等式一侧,含有dx的项移到另一侧。
- 解出dy/dx,最终表达式需仅含x和y的显式表达。
破题关键点:
- 正确处理复合函数的微分:对右边的乘积项$(x-y)\ln(x-y)$,需同时应用乘积法则和链式法则。
- 合并同类项时注意系数的代数运算,避免符号错误。
步骤1:对等式两边求微分
原方程:
$2y - x = (x - y)\ln(x - y)$
对两边同时求微分,记$u = x - y$,则$du = dx - dy$,右边可表示为$u \ln u$。
根据乘积法则和链式法则:
$\begin{aligned}\text{左边微分} & : 2dy - dx \\\text{右边微分} & : d(u \ln u) = du \cdot \ln u + u \cdot \frac{1}{u} du = du (\ln u + 1) \\& = (dx - dy)(\ln(x - y) + 1)\end{aligned}$
步骤2:联立微分方程
将左右两边的微分结果联立:
$2dy - dx = (dx - dy)(\ln(x - y) + 1)$
步骤3:展开并整理方程
展开右边:
$2dy - dx = (\ln(x - y) + 1)dx - (\ln(x - y) + 1)dy$
将所有含$dy$的项移到左边,含$dx$的项移到右边:
$2dy + (\ln(x - y) + 1)dy = (\ln(x - y) + 1)dx + dx$
步骤4:合并同类项
左边系数合并:
$[2 + \ln(x - y) + 1]dy = [3 + \ln(x - y)]dy$
右边系数合并:
$[\ln(x - y) + 1 + 1]dx = [2 + \ln(x - y)]dx$
步骤5:解出$dy$
最终得到:
$dy = \frac{2 + \ln(x - y)}{3 + \ln(x - y)} dx$