人邮高数 第6章 第6-3-7题

教材习题

📝 题目

7.设 $w=f(x+x y+x y z)$ ,求 $\displaystyle \frac{\partial w}{\partial x} 、 \frac{\partial w}{\partial y} 、 \frac{\partial w}{\partial z}$ .

💡 答案解析

[AI解答]

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设 $u = x + xy + xyz$,则 $w = f(u)$,其中 $f$ 为可微函数。

首先求 $\displaystyle \frac{\partial w}{\partial x}$: 由链式法则, $$ \frac{\partial w}{\partial x} = f'(u) \cdot \frac{\partial u}{\partial x}. $$ 计算 $\displaystyle \frac{\partial u}{\partial x}$: $$ u = x + xy + xyz, $$ 对 $x$ 求偏导时,$y$ 和 $z$ 视为常数: $$ \frac{\partial u}{\partial x} = 1 + y + yz. $$ 因此, $$ \frac{\partial w}{\partial x} = f'(u) \cdot (1 + y + yz). $$

其次求 $\displaystyle \frac{\partial w}{\partial y}$: $$ \frac{\partial w}{\partial y} = f'(u) \cdot \frac{\partial u}{\partial y}. $$ 计算 $\displaystyle \frac{\partial u}{\partial y}$: $$ \frac{\partial u}{\partial y} = 0 + x + xz = x(1+z). $$ 因此, $$ \frac{\partial w}{\partial y} = f'(u) \cdot x(1+z). $$

最后求 $\displaystyle \frac{\partial w}{\partial z}$: $$ \frac{\partial w}{\partial z} = f'(u) \cdot \frac{\partial u}{\partial z}. $$ 计算 $\displaystyle \frac{\partial u}{\partial z}$: $$ \frac{\partial u}{\partial z} = 0 + 0 + xy = xy. $$ 因此, $$ \frac{\partial w}{\partial z} = f'(u) \cdot xy. $$

综上,结果为: $$ \frac{\partial w}{\partial x} = f'(x+xy+xyz)(1+y+yz), $$ $$ \frac{\partial w}{\partial y} = f'(x+xy+xyz) \cdot x(1+z), $$ $$ \frac{\partial w}{\partial z} = f'(x+xy+xyz) \cdot xy. $$

难度:★☆☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:设中间变量 u = x + xy + xyz
令 u = x + xy + xyz,则 w = f(u)。
公式:u = x + xy + xyz
提示:注意 u 是 x, y, z 的函数。
步骤 2/4
目标:求 ∂w/∂x
由链式法则,∂w/∂x = f'(u) · ∂u/∂x。计算 ∂u/∂x = 1 + y + yz。
公式:∂w/∂x = f'(u)(1 + y + yz)
提示:对 x 求偏导时,y 和 z 视为常数。
步骤 3/4
目标:求 ∂w/∂y
∂w/∂y = f'(u) · ∂u/∂y。计算 ∂u/∂y = x + xz = x(1+z)。
公式:∂w/∂y = f'(u) · x(1+z)
提示:对 y 求偏导时,x 和 z 视为常数。
步骤 4/4
目标:求 ∂w/∂z
∂w/∂z = f'(u) · ∂u/∂z。计算 ∂u/∂z = xy。
公式:∂w/∂z = f'(u) · xy
提示:对 z 求偏导时,x 和 y 视为常数。

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