?x?y?z???__________ ?y?z?x答案:?1【见习题1】
(2)设函数f(x,y)连续可微分,而z?z(x,y)是由方程f?x???zy,y?z???0确定的隐函数,x?则x?z?x?y?z?y?________
分析:f(x,y)连续可微分就是它的偏导数都连续;既然说“z?z(x,y)是由方程
??zz?zz?f?x?,y???0确定的隐函数”,那就默认fz??x?,y???0【隐函数存在与可微定理
yx?yx???11的条件之一,见定理12?3】,即f1???f2??0。于是,
yx?f1??f2?????zfx??????11?xfz?f1??yxz??x2?f2??z?f1????2??f2?fy??z?y?, ????11?yfz?f1??f2?yxzy1xzx1yzy因此,
?z?x?z?yxf1????1yf1??zx1xf2??f2?yf2??1yf1??f1???f2?xf1??f2??yf2??f1??1xf2?f1?x?y
?1??1?11z?f2??f1???xy?f1??f2??y?x?x?y??z?xy ?11f1??f2?yx㈡ 选择题
(3)满足方程x2?y2?1的单值函数y?y(x)的个数是【 】 (A)0 (B)1 (C)2 (D)无穷多
注:题目对“单值函数y?y(x)”没有限制,
分析:可以有无穷多个函数y?y(x)满足方程x2?y2?1。若要求其中的隐函数y?y(x)必须是连续函数,那就只有两个是连续函数,即y??1?x2(?1?x?1)【第⑶题图】
y 1 y?1?x2
x
1 O
y??1?x2
第(3)题图
(4)设有三元方程xy?zlny?exz?1,根据隐函数存在与可微定理,存在点(0,1,1)的一个
邻域,在此邻域内该方程【 】
(A)只能确定一个具有连续偏导数的隐函数z?z(x,y)
(B)可确定两个具有连续偏导数的隐函数y?y(x,z)z?z(x,y) (C)可确定两个具有连续偏导数的隐函数x?x(y,z)z?z(x,y) (D)可确定两个具有连续偏导数的隐函数x?x(y,z)和y?y(x,z)
分析:检查是否满足定理12?3的条件。实际上,方程xy?zlny?exz?1相当于定理12?3中的方程F(x,y,z)?xy?zlny?exz?1?0,于是,
(i)点(0,1,1)满足F(x,y,z)?0,即F(0,1,1)?0;
z(ii)Fx??y?exzz,Fy??x?,Fz???lny?exzx在点(0,1,1)近旁都连续。
y因为Fx?(0,1,1)?2?0,Fy?(0,1,1)??1?0,Fz?(0,1,1)?0,根据定理12?3,所以在点(0,1,1)的某一个邻域U1内,存在连续可微分的隐函数x?x(y,z);在点(0,1,1)的某一个邻域U2内,也存在连续可微分的隐函数y?y(x,z)。因此,在点(0,1,1)的邻域U?U1?U2内,就存在两个连续可微分的隐函数x?x(y,z)和y?y(x,z)。选(D)
注:点(0,1,1)的两个邻域的交集U?U1?U2仍是点(0,1,1)的邻域。
(5)设函数y?y(x)由方程ylny?x?y?0确定,则曲线y?y(x)在点(1,1)近旁是【 】
(A)下凸的。 (B)上凸的。
(C)左边下凸且右边上凸的 (D)左边上凸且右边下凸的
分析:曲线y?y(x)的凸性就是函数y?y(x)的凸性,所以要研究二阶导数y??(x)在点
x?1近旁的符号。为此,令F(x,y)?ylny?x?y,则
Fx?(x,y)??1,Fy?(x,y)?lny?2,Fy?(1,1)?2?0
根据定理12?2,在点(1,1)近旁存在可微分的隐函数y?y(x),满足:
ylny?x?y?0,y(1)?1且y?(x)??Fx?(x,y)?(x,y)Fy?1lny?2
18?0。因此,
于是,y??(x)??y?(x)y(lny?2)2??1y(lny?2)3;它在点x?1处连续且y??(1)??曲线y?y(x)在点(1,1)近旁是上凸的。
㈢ 解答题
(6)设x?y??(y)(?b?y?b)。若?(0)?0,??(y)连续且??(y)?1,证明:存在正数
?和唯一可微分函数y?y(x),满足x?y(x)??[y(x)](???x??)且y(0)?0
分析与证明:方程x?y??(y)相当于定理12?2中的方程F(x,y)?x?y??(y)?0。验证定理12?2的条件都满足:点(0,0)满足F(0,0)?0;Fx?(x,y)?1和Fy?(x,y)??1???(y)都连续;Fy?(0,0)??1???(0)?0。根据定理12?2,存在可微分函数y?y(x)(???x??),
满足F[x,y(x)]?0?x?y(x)??[y(x)]且y(0)?0
(7)设y?y(x),z?z(x)是由方程组?数,F具有连续偏导数。求
dzdx?z?xf(x?y)?F(x,y,z)?0确定的函数组,其中f(u)具有连续导
分析 根据题设,方程组有两个方程,它确定两个隐函数y?y(x)和z?z(x),x是自变量.这里默认它满足隐函数存在性与可微性定理的条件。
解 在方程组中每个方程两端分别关于x求导数(记住y与z是函数),则
?dz???f?xf??1??dx?????F??Fdy??F??ydx?z??xdy??dx?dzdx①
?0②?F从②式解出
dydx???x??Fdz?zdx,再代入①式,则得 ?F?y??F?Fdz??F?Fdz????dz?zdx??f?xf??xf??x?zdx ?f?xf???1??x?F?Fdx?????y?y??于是,
??F?F?dz?F?F??F?Fdz?????xf?(f?xf)?xf (f?xf?)?xf????????y?zdx?y?x?ydx?y?x?zdx?????F?F(f?xf?)?xf?dz?y?x?从右边的等式可得
?F?Fdx?xf??y?z?Fdz??F【读者若采用简化记号,答案是z??(f?xf?)F2??xf?F1?F2??xf?F3?】