kaoyan1basic 高等数学 第657题

教材习题

📝 题目

## 第657题 (线性代数 - 选择题) 设可微函数 $f(x, y, z)$ 在点 $\left(x_{0}, y_{0}, z_{0}\right)$ 处的梯度向量为 $\boldsymbol{g}, \boldsymbol{l}=(0,2,2)$ 为一常向量,且 $\boldsymbol{g} \cdot \boldsymbol{l}=1$ ,则函数 $f(x, y, z)$ 在点 $\left(x_{0}, y_{0}, z_{0}\right)$ 处沿 $\boldsymbol{l}$ 方向的方向导数等于 (A) $2 \sqrt{2}$ . (B)$\displaystyle \frac{1}{2 \sqrt{2}}$ . (C)$-2 \sqrt{2}$ . (D)$\displaystyle -\frac{1}{2 \sqrt{2}}$ .

💡 答案解析

**答案**:B **解析**: 步骤1:方向导数$\displaystyle \frac{\partial f}{\partial \boldsymbol{l}} = \nabla f \cdot \frac{\boldsymbol{l}}{|\boldsymbol{l}|} = \boldsymbol{g} \cdot \frac{\boldsymbol{l}}{|\boldsymbol{l}|}$。 步骤2:已知$\boldsymbol{g} \cdot \boldsymbol{l} = 1$,$|\boldsymbol{l}| = \sqrt{0^2+2^2+2^2} = 2\sqrt{2}$。 步骤3:方向导数$\displaystyle = \frac{1}{2\sqrt{2}}$。 **难度**:★☆☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:写出方向导数的定义式
方向导数定义为梯度向量与方向单位向量的点积:$\frac{\partial f}{\partial \boldsymbol{l}} = \nabla f \cdot \frac{\boldsymbol{l}}{|\boldsymbol{l}|} = \boldsymbol{g} \cdot \frac{\boldsymbol{l}}{|\boldsymbol{l}|}$。
公式:$\frac{\partial f}{\partial \boldsymbol{l}} = \boldsymbol{g} \cdot \frac{\boldsymbol{l}}{|\boldsymbol{l}|}$
提示:注意方向导数是梯度在方向上的投影,必须使用单位方向向量。
步骤 2/3
目标:计算方向向量 l 的模长
已知 $\boldsymbol{l} = (0,2,2)$,则 $|\boldsymbol{l}| = \sqrt{0^2 + 2^2 + 2^2} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2}$。
公式:$|\boldsymbol{l}| = \sqrt{0^2+2^2+2^2} = 2\sqrt{2}$
提示:模长计算要准确,注意根号化简。
步骤 3/3
目标:代入已知条件计算方向导数
已知 $\boldsymbol{g} \cdot \boldsymbol{l} = 1$,所以方向导数为 $\frac{\boldsymbol{g} \cdot \boldsymbol{l}}{|\boldsymbol{l}|} = \frac{1}{2\sqrt{2}}$。
公式:$\frac{\partial f}{\partial \boldsymbol{l}} = \frac{1}{2\sqrt{2}}$
提示:直接代入点积结果,无需知道梯度具体值。

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