中国人民大学出版社(第四版)高等数学一第8章课后习题详解(2)

2019-02-15 22:46

★★★8.设

1?x2ye?,x?0,y任意?f(x,y)??2x22,讨论f(x,y)在(0,0)处是否连续?

?ye?1?,x?0,y任意?0知识点:二元函数连续

思路:若limf(x,y)?f(x0,y0),则函数z?f(x,y)在(x0,y0)连续。讨论(x0,y0)处二重极限

x?x0y?y0的存在性,若(x,y)沿不同曲线趋于(x0,y0)时,极限值不同,则二重极限不存在。

1解:若(x,y)沿x轴趋于(0,0),则 limx?0y?0yex22x22ye?10?lim?0 x?01y?012 若(x,y)沿y?e?1x2轴趋于(0,0),则 limx?0y?0yex22x2?limx?0y?e?1x2ye?111? 1?12故limx?0y?0f(x,y)不存在,从而函数f(x,y)在(0,0)处是不连续。

§8.2 偏导数 内容概要 导 数 导 定义 性质 几何意义:?z?x?limx?x0y?y0?x?0f(x0??x,y0)?f(x0,y0) ?x?f(x0,y0)?,fx(x0,y0) ?xz?f(x,y)的偏导数也记为 fx(x0,y0)表示空间曲线 ?z?f(x,y)在点(x0,y0,z0) ?y?y0?处的切线Tx关于x轴的斜率 偏导函数的求法:(1)多元函数对某自变量求偏导时,只需将其余自变量看为常数,按一元函数求导法则计算导数。 (2)多元分段函数在分段点处偏导数要用偏导数定义来求。 zx(x0,y0),fx(x0,y0),偏 同理可定义 偏 数 ?z?y?limx?x0y?y0?y?0f(x0,y0??y)?f(x0,y0) ?y?f(x0,y0)?zy(x0,y0),fy(x0,y0),,fy(x0,y0) ?y高 阶 若函数z?f(x,y)的偏导数fx(x,y),fy(x,y) 如果z?f(x,y)的二阶混合偏导数 偏 在区域D内偏导数也存在,称它们为二阶偏导数。二 导 阶及二阶以上的偏导数称为高阶偏导数。 数 ?2z?2z在区域D内连续,则在,?x?y?y?xD内这两个偏导数相等。

课后习题全解

习题8-2

1. 求下列函数的偏导数:

★(1)

z?x3y?3x2y2?xy3;

知识点:二元函数偏导数

思路:函数对自变量x(y)求导时将另一自变量y(x)看为常量,按一元函数求导法则求导。 解:

?z?z?3x2y?6xy2?y3 ; ?x3?6x2y?3xy?x?y ;

2

x2?y2★★(2) z?xy?z1yx2?y2xy??, 故??2;解: z?yx?xyxxy★★(3)

?z1x??2?xxy

z?xx?y22 ;

?z解: ??xx2?y2?x2xy2(x2?y)3222x2?y2?22x?y?z ;??y?x2y2x2?y2?22x?y?xy(x2?y)322

注:该题中应用一元函数商式求导法则及复合函数求导法则。

★★(4)

z?ln(xy) ;

1??z111?(ln(xy))2x??y2xy2yln(xy)1??z111 解:?(ln(xy))2y??x2xy2xln(xy)

★(5)

z?sin(xy)?cos2(xy);

?z?z?cos(xy)x?2cos(xy)(?sin(xy))x?cos(xy)y?2cos(xy)(?sin(xy))y解:?x ?y

?y[cos(xy)?sin(2xy)]?x[cos(xy)?sin(2xy)]★★★(6)

z?(1?xy)y;

知识点:二元函数偏导数

思路:函数对自变量x(y)求导时将另一自变量y(x)看为常量,按一元函数求导法则求导。在本题

中对自变量x求偏导时,函数为x的幂函数;对自变量y求偏导时,函数为y的幂指函数。 解: 方法一

?z?y(1?xy)y?1(1?xy)?x?y(1?xy)y?1y?y2(1?xy)y?1 ?x

y?zx?(eln(1?xy))?y?(eyln(1?xy))?y?eyln(1?xy)(ln(1?xy)?y) ?y1?xy

?xy??(1?xy)y?ln(1?xy)??

1?xy???z时也可利用下边第5节的隐函数求导法则) ?ylnz?yln(1?xy)

方法二:(求

在方程两边同时取自然对数得 方程两边同时对自变量

y求偏导数,注意z为x,y的函数

1?zx?ln(1?xy?)y z?y1?xy

??zxy??(1?xy)y?ln(1?xy)?? ?y1?xy??z?lntanx; y★★(7)

解:

?z1x11xx22x??sec2??cscsec?csc; ?xtanxyyyyyyyy?z1xxxxxx2x??sec2?(?2)??2cscsec??2csc?ytanxyyyyyyyy

★★(8) ux?()z;

y知识点:多元函数偏导数

思路:函数对自变量x(y或z)求导时将另两自变量y,z(x,z或x,y)看为常量,按一元函数求导

法则求导。 解:

?uxxx1zx?z()z?1?()?x?z()z?1??()z?1; ?xyyyyyy

?uxxxxzx?uxx?z()z?1?()?y?z()z?1?(?2)??()z; ?()z?ln ?yyyyyyy?xyy★★ 2. 设

f(x,y)?x?(y?1)arcsinxy ,求

fx(x,1)。

解: 法一: f(x,1)?x?(1?1)arcsinx?x,? 法二:

fx(x,1)?1;

fx(x,y)?1?(y?1)11?(x2)y?1xy2y?1,

?fx(x,1)?1

★★★3.设

1?222(x?y)sin,x?y?0?22x?yf(x,y)??,求fx?(x,y),fy?(x,y).

?,x2?y2?0?0,知识点:多元分段函数偏导数。

思路:分段函数分段点处偏导数用定义求;非分段点处应用法则求导。 解:当(x,y)?(0,0)时,

fx?(0,0)?lim?x?0f(0??x,0)?f(0,0)?lim?x?0?x(?x)2sin?x1|?x|?0

fy?(0,0)?lim?y?0f(0,0??y)?f(0,0)?lim?y?0?y?ysin11|?y|?limsin 不存在。 ?y?0?y|?y| 当 (x,y)?(0,0)时,

fx?(x,y)?2xsin1x?y1x?y2222?(x?y)cosx(x2?y)(x?y)22321x?y122??xx2?y2x2?y2

?2xsin?cosx?y22 fy?(x,y)?sin1x?y1x?y2222?(x?y)cosy(x2?y)(x?y)22321x?ycos22??yx2?y2

x2?y2 ?sin?1x?y22?x2?y2?z?★★4.曲线?4?y?4?在点(2,4,5)处的切线与x轴正向所成的倾角是多少?

知识点:多元函数偏导数的几何意义。

思路:z?f(x,y)的偏导数fx(x0,y0)表示空间曲线?于x轴的斜率,k?z?f(x,y)在点(x0,y0,z0)处的切线Tx关

y?y0?解:

?tan?。

?z2xx?z2??, ??1?tan?(2,4,5)?x42?x2,

????4

?2z?2z?2z5. 求下列函数的: ,2和2?x?y?x?y★(1)

z?x2yey;

?z?2xyey;?x?z?x2ey?x2yey?y

解:

?2z?2zyy)ye; ?2?(2xye??(2xyey)?y?2xey?2xyey?2x(1?y)ey x?2?x?xy?2z?2?(x2ey?x2yey)?y?x2ey?x2ey?x2yey?x2(2?y)ey ?y★★(2)

z?arctany; x 解:

?z1y?y??(?2)?2;2y?x1?()2xx?yx?z11x???2?y1?(y)2xx?y2x

?2z??y2xy ?2?; (2)?2222?x?xx?y(x?y)?2z??y?(x2?y2)?y?2yy2?x2 ??(2)??22222?x?y?yx?y(x?y)(x?y2)2?2z?x?2xy ?2?(2)??y?yx?y2(x2?y2)2★★★(3)

z?yx。

?z?xyx?1 ?y解:

?z?yxlny;?x?2z?x?2z?x2(ylny)?y(lny); 2?(xyx?1)?x(x?1)yx?2 ?2??x?x?y?y


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