同济高数 第9章 第9-3-*6题

教材习题

📝 题目

*6.计算 $\sqrt{1.02^{3}+1.97^{3}}$ 的近似值.

💡 答案解析

[AI解答]

[AI解答] 我们要求计算 $\sqrt{1.02^{3}+1.97^{3}}$ 的近似值。 考虑函数 $$ f(x,y) = \sqrt{x^{3}+y^{3}} $$ 取 $x_0=1,\ y_0=2$,则 $$ \Delta x = 0.02,\quad \Delta y = -0.03 $$ 先计算偏导数: $$ \frac{\partial f}{\partial x} = \frac{3x^{2}}{2\sqrt{x^{3}+y^{3}}},\quad \frac{\partial f}{\partial y} = \frac{3y^{2}}{2\sqrt{x^{3}+y^{3}}} $$ 在点 $(1,2)$ 处: $$ f(1,2) = \sqrt{1^{3}+2^{3}} = \sqrt{1+8} = \sqrt{9} = 3 $$ $$ \left.\frac{\partial f}{\partial x}\right|_{(1,2)} = \frac{3\cdot 1^{2}}{2\cdot 3} = \frac{3}{6} = 0.5 $$ $$ \left.\frac{\partial f}{\partial y}\right|_{(1,2)} = \frac{3\cdot 2^{2}}{2\cdot 3} = \frac{12}{6} = 2 $$ 利用全微分近似公式: $$ f(1.02,1.97) \approx f(1,2) + f_x(1,2)\cdot \Delta x + f_y(1,2)\cdot \Delta y $$ 代入数值: $$ \approx 3 + 0.5 \times 0.02 + 2 \times (-0.03) = 3 + 0.01 - 0.06 = 2.95 $$ 因此,近似值为 $$ \sqrt{1.02^{3}+1.97^{3}} \approx 2.95 $$

难度:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/5
目标:定义函数并选取初始点
考虑函数 f(x,y) = sqrt(x^3 + y^3),取 x0=1, y0=2,则 Δx=0.02, Δy=-0.03。
公式:f(x,y) = sqrt(x^3 + y^3)
提示:选择接近给定值的整数点以简化计算。
步骤 2/5
目标:计算函数在初始点的值
f(1,2) = sqrt(1^3 + 2^3) = sqrt(1+8) = sqrt(9) = 3。
步骤 3/5
目标:计算偏导数
∂f/∂x = 3x^2/(2 sqrt(x^3+y^3)),∂f/∂y = 3y^2/(2 sqrt(x^3+y^3))。
公式:∂f/∂x = 3x^2/(2 sqrt(x^3+y^3)),∂f/∂y = 3y^2/(2 sqrt(x^3+y^3))
提示:注意链式法则。
步骤 4/5
目标:计算偏导数在初始点的值
f_x(1,2) = 3*1^2/(2*3) = 3/6 = 0.5,f_y(1,2) = 3*2^2/(2*3) = 12/6 = 2。
步骤 5/5
目标:应用全微分近似公式
f(1.02,1.97) ≈ f(1,2) + f_x(1,2)*Δx + f_y(1,2)*Δy = 3 + 0.5*0.02 + 2*(-0.03) = 3 + 0.01 - 0.06 = 2.95。
公式:f(x0+Δx, y0+Δy) ≈ f(x0,y0) + f_x(x0,y0)Δx + f_y(x0,y0)Δy
提示:全微分近似适用于小增量。

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