kaoyan2advanced 高等数学 第51题

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### 第51题

已知 $\displaystyle z=\left(x^{2} \sin y^{5}+x^{3}\right)\left(2 x^{3}+\tan y^{4}\right) x^{\frac{y^{3}}{x^{3}}+e^{x^{5} y^{6}}},\left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(1,0)}=$ $\_\_\_\_$ .

💡 答案解析

**答案**:$3$ **解析**: 步骤1:令$z=u(x,y)\cdot v(x,y)$,其中$u=x^2\sin y^5+x^3$,$\displaystyle v=(2x^3+\tan y^4)x^{\frac{y^3}{x^3}+e^{x^5 y^6}}$。 步骤2:在$(1,0)$处,$u(1,0)=1^2\cdot0+1^3=1$,$v(1,0)=(2+0)\cdot1^{0+1}=2$。 步骤3:$\displaystyle \frac{\partial z}{\partial x}=u_x v+u v_x$,$u_x=2x\sin y^5+3x^2$,在$(1,0)$处$u_x=0+3=3$。 步骤4:$v_x$计算复杂,但由对称性,代入$(1,0)$后$v_x$项乘以$u=1$,且$v_x$中因子$x^{\cdots}$在$x=1$时为1,求导后含$\ln x$项在$x=1$时为0,故$v_x(1,0)=6x^2\big|_{x=1}=6$。 步骤5:$\displaystyle \left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(1,0)}=3\cdot2+1\cdot6=6+6=12$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/6
目标:步骤1:分解函数
令 $z = u(x,y) \cdot v(x,y)$,其中 $u = x^2 \sin y^5 + x^3$,$v = (2x^3 + \tan y^4) x^{\frac{y^3}{x^3} + e^{x^5 y^6}}$。
提示:注意u和v的分解要完整,v包含指数部分
步骤 2/6
目标:步骤2:计算在点(1,0)处的函数值
在 $(1,0)$ 处,$u(1,0) = 1^2 \cdot \sin 0 + 1^3 = 0 + 1 = 1$;$v(1,0) = (2 \cdot 1^3 + \tan 0) \cdot 1^{\frac{0}{1} + e^{1 \cdot 0}} = (2 + 0) \cdot 1^{0+1} = 2 \cdot 1 = 2$。
提示:注意幂指函数x^{y/x+e^{xy}}的化简
步骤 3/6
目标:步骤3:求$u$的偏导数并代入
由 $u_x = 2x \sin y^5 + 3x^2$,代入 $(1,0)$ 得 $u_x(1,0) = 2 \cdot 1 \cdot \sin 0 + 3 \cdot 1^2 = 0 + 3 = 3$。
公式:$$u_x = 2x \sin y^5 + 3x^2$$
提示:代入时注意sin0=0
步骤 4/6
目标:步骤4:求$v$的偏导数并代入
将 $v$ 视为 $v = (2x^3 + \tan y^4) \cdot f(x,y)$,其中 $f = x^{\frac{y^3}{x^3} + e^{x^5 y^6}}$。在 $(1,0)$ 处,$f(1,0)=1$,且 $\ln x$ 项在 $x=1$ 时为0,故 $v_x(1,0) = \left. \frac{\partial}{\partial x}(2x^3 + \tan y^4) \right|_{(1,0)} \cdot f(1,0) + (2x^3+\tan y^4)|_{(1,0)} \cdot f_x(1,0)$。其中 $\frac{\partial}{\partial x}(2x^3) = 6x^2$,在 $x=1$ 时为6;$f_x(1,0)=0$(因为 $f_x$ 含因子 $\ln x$ 在 $x=1$ 时为0)。所以 $v_x(1,0) = 6 \cdot 1 + 2 \cdot 0 = 6$。
提示:注意f_x含lnx因子,x=1时为零
步骤 5/6
目标:步骤5:应用乘法法则求偏导
由 $\frac{\partial z}{\partial x} = u_x v + u v_x$,代入 $(1,0)$ 得 $\left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(1,0)} = u_x(1,0) \cdot v(1,0) + u(1,0) \cdot v_x(1,0) = 3 \cdot 2 + 1 \cdot 6 = 6 + 6 = 12$。
公式:$$\frac{\partial z}{\partial x} = u_x v + u v_x$$
提示:注意代入点后数值计算
步骤 6/6
目标:步骤6:得出答案
因此,$\left.\frac{\partial z}{\partial x}\right|_{(1,0)} = 12$。
提示:注意代入点时要仔细计算

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