kaoyan1basic 高等数学 第3题

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📝 题目

### 【强化篇】第3题(填空题) 3.设 $y=y(x)$ 是由方程 $y^{3}+x y+x^{2}-2 x+1=0$ 确定并且满足 $y(1)=0$ 的函数,则 $\displaystyle \lim _{x \rightarrow 1} \frac{(x-1)^{3}}{\int_{1}^{x} y(t) \mathrm{d} t}=$ $\_\_\_\_$。

💡 答案解析

**答案**:$\displaystyle -\frac{3}{2}$ **解析**:步骤1:由方程$y^3+xy+x^2-2x+1=0$,两边对$x$求导,$3y^2y'+y+xy'+2x-2=0$。 步骤2:代入$x=1,y=0$,得$0+0+1\cdot y'+2-2=0$,即$y'(1)=0$。 步骤3:再求导,$6y(y')^2+3y^2y''+y'+y'+xy''+2=0$,代入$x=1,y=0,y'=0$,得$0+0+0+0+1\cdot y''+2=0$,即$y''(1)=-2$。 步骤4:所求极限$\displaystyle \lim_{x\to1}\frac{(x-1)^3}{\int_1^x y(t)dt}$,为$\displaystyle \frac{0}{0}$型,用洛必达法则,$\displaystyle \lim_{x\to1}\frac{3(x-1)^2}{y(x)}$,仍为$\displaystyle \frac{0}{0}$型,再洛必达,$\displaystyle \lim_{x\to1}\frac{6(x-1)}{y'(x)}$,仍为$\displaystyle \frac{0}{0}$型,再洛必达,$\displaystyle \lim_{x\to1}\frac{6}{y''(x)}=\frac{6}{-2}=-3$。 **难度**:★★★★☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/2
目标:求y'(1)和y''(1)
由方程y^3+xy+x^2-2x+1=0,两边对x求导得3y^2 y' + y + x y' + 2x - 2 = 0。代入x=1, y=0得y'(1)=0。再求导得6y(y')^2+3y^2 y''+2y'+x y''+2=0,代入x=1, y=0, y'=0得y''(1)=-2。
公式:3y^2 y' + y + x y' + 2x - 2 = 0
提示:注意隐函数求导时,y是x的函数,要使用链式法则。
步骤 2/2
目标:计算极限
所求极限为0/0型,连续使用三次洛必达法则:第一次得lim_{x→1} 3(x-1)^2 / y(x),第二次得lim_{x→1} 6(x-1) / y'(x),第三次得lim_{x→1} 6 / y''(x) = 6 / (-2) = -3。
公式:lim_{x→1} (x-1)^3 / ∫_1^x y(t) dt = lim_{x→1} 3(x-1)^2 / y(x) = lim_{x→1} 6(x-1) / y'(x) = lim_{x→1} 6 / y''(x) = -3
提示:洛必达法则适用条件:分子分母趋于0或无穷,且导数存在。

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