kaoyan2advanced 高等数学 第143题

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### 第143题

设二元函数 $z=z(x, y)$ 是由方程 $x \mathrm{e}^{x y}+y z^{2}=y z \sin x+z$ 所确定,则二阶偏导数 $\displaystyle \left.\frac{\partial^{2} z}{\partial x^{2}}\right|_{(x, y)=(0,0)}=$ (A)-1 . (B) 0 . (C) 1 . (D) 2 .

💡 答案解析

**答案**:B **解析**:将$(x,y)=(0,0)$代入方程$0+0=0+z$,得$z=0$。方程两边对$x$求偏导:$\displaystyle e^{xy}+xye^{xy}+y\cdot 2z\frac{\partial z}{\partial x}=y\cos x\cdot z + y\sin x \frac{\partial z}{\partial x} + \frac{\partial z}{\partial x}$。代入$(0,0,0)$得$\displaystyle 1+0+0=0+0+\left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(0,0)}$,故$\displaystyle \left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(0,0)}=1$。再对$x$求偏导:$\displaystyle ye^{xy}+ye^{xy}+xy^2e^{xy}+2y\left(\frac{\partial z}{\partial x}\right)^2+2yz\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}=-y\sin x\cdot z + y\cos x \frac{\partial z}{\partial x} + y\cos x \frac{\partial z}{\partial x} + y\sin x \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 z}{\partial x^2}$。代入$(0,0,0)$及$\displaystyle \left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(0,0)}=1$得$\displaystyle 0+0+0+0+0=0+0+0+0+\left.\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}\right|_{(0,0)}$,故$\displaystyle \left.\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}\right|_{(0,0)}=0$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/6
目标:确定初始条件
将点 $(x,y)=(0,0)$ 代入原方程 $x e^{xy} + y z^2 = y z \sin x + z$,得 $0 + 0 = 0 + z$,解得 $z(0,0)=0$。
提示:代入时注意z是隐函数,需解出具体值
步骤 2/6
目标:求一阶偏导数
方程两边对 $x$ 求偏导(将 $y$ 视为常数,$z$ 是 $x,y$ 的函数): $$ e^{xy} + x y e^{xy} + y \cdot 2z \frac{\partial z}{\partial x} = y \cos x \cdot z + y \sin x \frac{\partial z}{\partial x} + \frac{\partial z}{\partial x} $$
公式:$$ e^{xy} + x y e^{xy} + y \cdot 2z \frac{\partial z}{\partial x} = y \cos x \cdot z + y \sin x \frac{\partial z}{\partial x} + \frac{\partial z}{\partial x} $$
提示:注意z是x,y的函数,求导时勿漏链式法则
步骤 3/6
目标:代入初始条件求一阶偏导数值
代入 $(x,y,z)=(0,0,0)$ 得: $$ 1 + 0 + 0 = 0 + 0 + \left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(0,0)} $$ 解得 $\displaystyle \left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(0,0)} = 1$。
公式:$$ x e^{xy} + y z^2 = y z \sin x + z $$
提示:代入时注意z也是x,y的函数
步骤 4/6
目标:求二阶偏导数
对一阶偏导结果再对 $x$ 求偏导: $$ y e^{xy} + y e^{xy} + x y^2 e^{xy} + 2y \left(\frac{\partial z}{\partial x}\right)^2 + 2y z \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} = -y \sin x \cdot z + y \cos x \frac{\partial z}{\partial x} + y \cos x \frac{\partial z}{\partial x} + y \sin x \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} $$
公式:$$ y e^{xy} + y e^{xy} + x y^2 e^{xy} + 2y \left(\frac{\partial z}{\partial x}\right)^2 + 2y z \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} = -y \sin x \cdot z + y \cos x \frac{\partial z}{\partial x} + y \cos x \frac{\partial z}{\partial x} + y \sin x \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 z}{\partial x^2} $$
提示:注意隐函数求导时z是x,y的函数
步骤 5/6
目标:代入已知值求解二阶偏导数
代入 $(x,y,z)=(0,0,0)$ 及 $\displaystyle \left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(0,0)}=1$ 得: $$ 0 + 0 + 0 + 0 + 0 = 0 + 0 + 0 + 0 + \left.\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}\right|_{(0,0)} $$ 因此 $\displaystyle \left.\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}\right|_{(0,0)} = 0$。
公式:$$0 + 0 + 0 + 0 + 0 = 0 + 0 + 0 + 0 + \left.\frac{\partial^2 z}{\partial x^2}\right|_{(0,0)}$$
提示:代入时注意所有项均为零,仅剩二阶偏导项
步骤 6/6
目标:得出答案
所求二阶偏导数值为 $0$,对应选项 B。
提示:注意隐函数求导时变量关系

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