6.设方程x+z=yf(x²-z²)确定了z=f(x,y),其中f可微,则z(partial z)/(partial x)+y(partial z)/(partial y)=() (A.)x. (B.)y. (C.)z. (D.)yf(x²-y²).
A.)x. (
B.)y. (
C.)z. (
D.)yf(x²-y²).
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查隐函数求偏导数的方法,以及代数表达式的化简能力。关键在于正确应用链式法则和乘积法则,同时利用原方程进行代换简化结果。
解题思路:
- 对$x$求偏导:对方程两边关于$x$求导,利用链式法则处理复合函数$f(x^2 - z^2)$,解出$\frac{\partial z}{\partial x}$。
- 对$y$求偏导:对方程两边关于$y$求导,利用乘积法则和链式法则,解出$\frac{\partial z}{\partial y}$。
- 代入目标表达式:将求得的偏导数代入$z\frac{\partial z}{\partial x} + y\frac{\partial z}{\partial y}$,结合原方程$x + z = yf(x^2 - z^2)$进行化简,最终得到结果。
破题关键:通过原方程将$yf(x^2 - z^2)$替换为$x + z$,从而消去复杂项,简化最终表达式。
步骤1:求$\frac{\partial z}{\partial x}$
对原方程$x + z = yf(x^2 - z^2)$两边关于$x$求偏导:
- 左边:$\frac{\partial}{\partial x}(x + z) = 1 + \frac{\partial z}{\partial x}$。
- 右边:应用链式法则,$\frac{\partial}{\partial x}[yf(x^2 - z^2)] = yf'(x^2 - z^2) \cdot (2x - 2z\frac{\partial z}{\partial x})$。
整理方程:
$1 + \frac{\partial z}{\partial x} = 2xyf'(x^2 - z^2) - 2yzf'(x^2 - z^2)\frac{\partial z}{\partial x}$
解得:
$\frac{\partial z}{\partial x} = \frac{2xyf'(x^2 - z^2) - 1}{1 + 2yzf'(x^2 - z^2)}$
步骤2:求$\frac{\partial z}{\partial y}$
对原方程两边关于$y$求偏导:
- 左边:$\frac{\partial}{\partial y}(x + z) = \frac{\partial z}{\partial y}$。
- 右边:应用乘积法则和链式法则,$\frac{\partial}{\partial y}[yf(x^2 - z^2)] = f(x^2 - z^2) - 2yzf'(x^2 - z^2)\frac{\partial z}{\partial y}$。
整理方程:
$\frac{\partial z}{\partial y} = \frac{f(x^2 - z^2)}{1 + 2yzf'(x^2 - z^2)}$
步骤3:计算$z\frac{\partial z}{\partial x} + y\frac{\partial z}{\partial y}$
将偏导数代入表达式:
$\begin{aligned}z\frac{\partial z}{\partial x} + y\frac{\partial z}{\partial y} &= z \cdot \frac{2xyf'(x^2 - z^2) - 1}{1 + 2yzf'(x^2 - z^2)} + y \cdot \frac{f(x^2 - z^2)}{1 + 2yzf'(x^2 - z^2)} \\&= \frac{z(2xyf'(x^2 - z^2) - 1) + yf(x^2 - z^2)}{1 + 2yzf'(x^2 - z^2)}.\end{aligned}$
利用原方程$x + z = yf(x^2 - z^2)$,将$yf(x^2 - z^2)$替换为$x + z$:
$\begin{aligned}z\frac{\partial z}{\partial x} + y\frac{\partial z}{\partial y} &= \frac{2xyzf'(x^2 - z^2) - z + x + z}{1 + 2yzf'(x^2 - z^2)} \\&= \frac{x(1 + 2yzf'(x^2 - z^2))}{1 + 2yzf'(x^2 - z^2)} \\&= x.\end{aligned}$