kaoyan1basic 高等数学 第243题

教材习题

📝 题目

### 第243题 设可微函数 $f(x, y)$ 满足 $\displaystyle \frac{\partial f}{\partial x}>1, \frac{\partial f}{\partial y}<-1, f(0,0)=0$ ,则下列结论正确的是 (A)$f(1,1)>1$ . (B)$f(-1,1)>-2$ . (C)$f(-1,-1)<0$ . (D)$f(1,-1)>2$ . ## ( )纠错笔记

💡 答案解析

**答案**:D **解析**: 步骤1:由$\displaystyle \frac{\partial f}{\partial x}>1$,对$x$积分得$f(1,y)-f(0,y)>1$;由$\displaystyle \frac{\partial f}{\partial y}<-1$,对$y$积分得$f(x,1)-f(x,0)<-1$。 步骤2:取$x=1,y=-1$,则$f(1,-1)-f(0,-1)>1$,且$f(0,-1)-f(0,0)<-1$,$f(0,0)=0$,故$f(0,-1)<-1$,从而$f(1,-1)>0$,但需具体验证选项: 步骤3:由$f(1,-1)-f(0,-1)>1$且$f(0,-1)<-1$得$f(1,-1)>0$,但选项D要求$>2$,需更精确估计。由$\displaystyle \frac{\partial f}{\partial x}>1$得$f(1,-1)-f(0,-1)>1$,由$\displaystyle \frac{\partial f}{\partial y}<-1$得$f(0,-1)-f(0,0)<-1$,故$f(0,-1)<-1$,则$f(1,-1)>0$,但无法直接得$>2$。重新分析: 步骤4:利用中值定理,$f(1,1)-f(0,0)=f_x(\xi_1,1)+f_y(0,\xi_2)>1-1=0$,但$f(1,1)>0$不一定$>1$。 步骤5:对于D,$f(1,-1)-f(0,0)=f_x(\xi,-1)-f_y(0,\eta)>1+1=2$,故$f(1,-1)>2$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:利用偏导数不等式进行积分估计
由 ∂f/∂x > 1,对 x 从 0 到 1 积分得 f(1,y) - f(0,y) > 1;由 ∂f/∂y < -1,对 y 从 0 到 -1 积分得 f(x,-1) - f(x,0) < -1。
公式:f(1,y) - f(0,y) > 1, f(x,-1) - f(x,0) < -1
提示:注意积分方向,不等式方向与偏导数方向一致。
步骤 2/3
目标:代入特定点得到不等式组
取 x=1, y=-1,则 f(1,-1) - f(0,-1) > 1 且 f(0,-1) - f(0,0) < -1。已知 f(0,0)=0,故 f(0,-1) < -1。
公式:f(1,-1) - f(0,-1) > 1, f(0,-1) < -1
提示:代入时注意变量对应。
步骤 3/3
目标:推导 f(1,-1) 的下界
由 f(1,-1) > f(0,-1) + 1 且 f(0,-1) < -1,得 f(1,-1) > 0,但需更精确。利用中值定理:存在 ξ∈(0,1), η∈(-1,0) 使得 f(1,-1)-f(0,0) = f_x(ξ,-1) * 1 + f_y(0,η) * (-1) > 1*1 + (-1)*(-1) = 2,故 f(1,-1) > 2。
公式:f(1,-1) - f(0,0) = f_x(ξ,-1) - f_y(0,η) > 1 + 1 = 2
提示:中值定理应用时注意方向,偏导数不等式方向决定最终结果。

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