題目
Problem
一、填充題:共8題,每題8分、總計64分。請在答案卷上列出題號並依序作答。
(8) Suppose that x2+xy=sinx. Find dy/dx in terms of x and y.
解答
解法一:隱函數直接求導法(常規解法)
思路
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- 本題給出隱函數關係式 x2+xy=sinx,要求導函數 dxdy(以 x 和 y 表示)。
- 第一步:對等式兩邊同時關於 x 求導:
- 注意 y 是 x 的函數。對於 xy 項,需要套用乘積求導法則:
dxd(xy)=1⋅y+x⋅y′
- 左邊項求導: 2x+y+xy′。
- 右邊項求導: cosx。
- 第二步:移項並解出 y′:
2x+y+xy′=cosx⟹xy′=cosx−2x−y⟹y′=xcosx−2x−y
答題過程
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給定隱函數關係式:
x2+xy=sinx
兩側同時關於自變數 x 求導(將 y 視為 x 的函數,寫作 y′):
dxd(x2)+dxd(xy)=dxd(sinx)
利用乘積求導法則求第二項:
2x+(y+x⋅y′)=cosx
2x+y+xy′=cosx
將含有 y′ 的項留在左側,其餘項移至右側:
xy′=cosx−2x−y
假設 x=0,同除以 x 解得 y′:
y′=xcosx−2x−y
解法二:偏微分隱函數公式(另解)
思路
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- 令 F(x,y)=x2+xy−sinx=0。
- 根據隱函數求導公式:
dxdy=−FyFx
- 求偏導數:
- Fx=2x+y−cosx。
- Fy=x。
- 代入公式即可。
答題過程
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令二元函數:
F(x,y)=x2+xy−sinx=0
對其分別求關於 x 與 y 的偏導函數:
- 關於 x 的偏導函數 Fx:
Fx=∂x∂(x2+xy−sinx)=2x+y−cosx
- 關於 y 的偏導函數 Fy:
Fy=∂y∂(x2+xy−sinx)=x
根據隱函數求導公式:
dxdy=−FyFx=−x2x+y−cosx=xcosx−2x−y
結論:
(8) 填入 xcosx−2x−y。