第五章-多元函数微分学习题参考答案.pdf
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1、-精选文档-第五章多元函数微分学习题第五章多元函数微分学习题练习练习 5.15.11.在空间直角坐标系下,下列方程的图形是什么形状?(1)x 2y4z(椭圆抛物面)(2)22x2 y2 4z2(圆锥面)x2y2z2221(椭球面)(3)(4)x z1(圆柱面)41692.求下列函数的定义域:(1)z x 解:yy 0 x y 0 y 0(x,y)|x 0,y 0,x2 y即x 0函数的定义域为x2 y(2)z e3xyx y解:x y 0函数的定义域为(x,y)|x y 03.对于函数fx,y=x y,证明limf(x,y)不存在x0 x y分析:由二元函数极限定义,我们只须找到沿不同路径p
2、p0(0,0)时,所得极限值不同即可。证明:当p(x,y)沿x轴(此时x 0,y 0)趋于p0(0,0)时,x0y0f(x,y)f(x,0)1,lim f(x,y)1(0)时,当p(x,y)沿直线y kx(k 0)趋于p00,f(x,y)xkx1k1klim f(x,y)1(k 0)x0 xkx1ky01k可编辑-精选文档-综合可知函数极限不存在,证毕。练习练习 5.25.21.求下列函数的偏导数z x3y xy3,求解:z z,;x yzz 3x2y y3,x33xy2xyz z,;x y1z ln(xy),求2z111解:ln(xy)y x2xy2x ln(xy)2z111ln(xy)x
3、y2xy2y ln(xy)12z2zz xln(x y),求2,xxy解:z1 ln(x y)xxx y2zzx1x y xx 2y()(ln(x y)xx yx y(x y)2(x y)2x2x x2zzx1xy()(ln(x y)xyy xyx yx y(x y)2(x y)23u;u e,求xyzxyz2uxyz u zexyz yzxzexyz(z xyz2)exyz解;yze,xxy3u2u()(z xyz2)exyz)(12xyz)exyz(z xyz2)xyexyzxyzz xyz可编辑-精选文档-=exyz(12xyz xyz x2y2z2)exyz(13xyz x2y2z2)
4、2设f(x,y)exy2,则 limy0f(2,1 y)f(2,1)y2f(2,1y)f(2,1)e2(1y)e20解:lim lim(未定式)y0y0yy0e2(1y)4(1y)10 lim=4e2y01lim2f(2,1y)f(2,1)fy(2,1)exy2xyy2y0 x2y1 4e23设u ln(1 x y2 z3),在点(,111,)处求uxuyuz12y u y1 x y2 z31 x y2 z3解:ux3z21233u(u u u)|zxyz(1,1,1)1 x y2 z34442x4设z ey,求证:2x2zz y 0 xyxz12y2y2 e2 y e证明:QxyxQ22z1
5、 eyx(2)3 2xy3eyyyxx2222zz12x y 2xy2ey yeyx(2)3 2xy3ey y2xy2ey=0 xyyxxxx证毕练习练习 5.35.31.求下列函数的全微分(1)求z xy在点(2,3)处当x 0.1与y 0.2时的全增量与全微分解:全增量z f(2 0.1,3 0.2)f(2,3)2.12.86 0.12可编辑-精选文档-dz zxdx zydy ydx xdydz(2,3)dx0.1dy0.2 30.12(0.2)0.1(2)求z ln(1 x y),当x 1,y 2时的全微分22解:dz dzzz2x2ydxdy dxdyxy1 x2 y21 x2 y2
6、(1,2)2412dx dy dx dy11 411 433(3)u xy yz zx,求du解:du uuudxdy dzxyz(y z)dx (x z)dy (x y)dz2计算下列各式的近似值(分析运用公式f(x0 x1y0 y)f(x0,y0)fx(x0,y0)x fy(x0,y0)y)(1)(10.1)2.03解:令f(x,y)xy,取x010,x 0.1,y02,y 0.03(10.1)2.03f(x0 x,y0 y)f(x0,y0)fx(x0,y0)x fy(x0,y0)y102 yxy1(10,2)0.1 xylnx(10,2)0.0110023ln10 108.9(2)ln(
7、31.0340.981)解:令f(x,y)ln(3x 4y 1)取x01,x 0.03,y01,y 0.02原式 f(1 0.03,1 0.02)可编辑-精选文档-ln(31 41 1)313x3|(1,1)(0.03)4x y 12313y44|(1,1)(0.02)4x y 11310.020.0054=0+0.03(3)sin 290tan460解:令f(x,y)sin xtan y取x06,x 180,y0,4,y 180则 原式=f(f(=6180 4180),)fx(,)()fy(,)6 46 41806 4 180 11cosxtan y|()sin xsec2y|(,)(,)1
8、8021806 46 4=0.5023练习练习 5.45.41.求下列函数的导数或偏导数。(1)z ulnv,而u 2xz z,v 3x 2y.求,.yx yx232zz uz v1u22xy解:2ulnv32ln(3x2y)xu xv xyvy3x2y2x3x22ln(3x 2y)2y(3x 2y)yzz uz vxu22x22x2 2ulnv(2)(2)3ln(3x 2y)2yu yv yvyyy(3x 2y)(2)z ydz,而x et,y 1e2t,求xdt可编辑-精选文档-解:dzz dxz dydtx dty dtyt12te(2e)2xx1e2tt1 2te t(2e2t)eet
9、t=(e e)x2 ydz,而y 2x 3,求(3)z x ydx解:方法 1:dzdx2 2 x 3dx2 2 x 3()()dxdxx 2 x 3dx3 x 32(2 x 2)(3 x 3)(x 2 x 3)3(3 x 3)2x22x 123(x 1)方法 2:dzff dydxxy dx2x(x y)(x2 y)(x y)(x2 y)x22x 1=2(x y)2(x y)23(x 1)2(4)z x2y xy2,而x ucosv,y usinv,求z z,u v解:zz xz yux uy u(2xy y2)cos v(x22xy)sin v,(2ucosvusinvu2sin2v)co
10、s v(u2cos2v2ucosvusinv)sin v=3u sinvcosv(cosvsinv),2zz xz yvx vy v=(2xy y)u(sinv)(x 2xy)ucosv可编辑22-精选文档-=2u sinvcosv(sinvcosv)u(sin vcos v)33332.求下列隐函数的导数或偏导数.(1)xy lny lnx 0,求dy.dx解:两边同时对x求导y xy1111y 0,y(x)yyxyx1 y2y xyy x1x x2yxy令F(x,y)xyln yln x12y xy11FxdyxFx yFy x 21x x yyxdxFyxydyx2(2)sin y e
11、xy 0,求dxy 解:两边同时对x求导ycos y ex y22xyy 0y2y(cos y 2xy)y ey cos y 2xy2x3.已知方程F(x y z,x2 y2 z2)0所确定的函数z f(x,y).且F的两个一阶偏导数存在,求z z,x y2解:令u x y z,v x y z,则F(u,v)022两边同时对x求偏导,Fuux Fuuzzx Fvvx Fvvzzx 0即Fu1 Fu1zx Fv2x Fv2zzx 0可编辑-精选文档-zxF2xFvz uxFu2zFv两边同时对y求偏导,Fuuy Fuuzzy Fvvy Fvvzzy 0即Fu1Fu1zy Fv2y Fv2zzy
12、0zyFu2yFvz yFu2zFv令u x y z,v x2 y2 z2,则F(u,v)0FF uF v Fu1 Fv2x Fu2xFvxu xv xFF uF v Fu2yFvyu yv yFF uF v Fu2zFvzu zv zFFF2xFvzFu2yFvzy x u FFxFu2zFvyFu2zFvzzu x y z,v x y z,则F(u,v)0222两边同时求微分:Fudu Fvdv 0Fud(x y z)Fvd(x2 y2 z2)0Fudx Fudy Fudz 2xFvdx 2yFvdy 2zFvdz 0Fu2xFvFu2yFvdz dxdyFu2zFvFu2zFvzxFu2
13、xFvzFu2yFvz zyxFu2zFvyFu2zFv练习练习 5.55.51.求二元函数z x xy y 9x6y 20的极值可编辑22-精选文档-解:zx 4x 2x y 9 0解得y 1zy x2y 6 0又Q A zxx(4,1)2 0,B zxy(4,1)1,C zyy(4,1)2 B2 AC 1 4 3 0Z|(4,1)1是极小值2.求二元函数z 60 x 120 y 2x2 2xy 5 y2在条件 x y 15下的极值22解:F(x,y,)60 x120y 2x 2xy 5y(x y 15)Fx 604x2y 0Fy 1202x10y 0F x y 15 0 x 6解得y 9因
14、为只有唯一的一个驻点,182222且z (x y)(x30)(2y 30)230应有极大值,故极大值z|(6,9)8553.设Q1,Q2分别为商品 x1,x2的需求量,而它们的需求量为 Q18P12P2,Q2102P15P2总成本函数为 C 3Q12Q2,其中P1,P2为商品 x1,x2的价格.试问价格 P1,P2取何值时可使利润最大?22解:R(P1P12PP1 210P22PP1 25P21,P2)PQ11P2Q28PC(P1,P2)3(8P12P2)2(102P15P2)22利润函数L RC 7P114P2P15P24PP1 24172PP14P20LP163/2解得为唯一驻点21410
15、P24PP21410LP1(Q A LPP12PC LP(263,)14 2021PB LP(263,)14 4263,)14 10B2AC40,L有极大值.263故在P,P214时利润最大.12可编辑-精选文档-练习练习 5.65.61.某公司生产两种商品x和y,利润函数为L(x,y)64x2x24xy 4y232y 14其中x,y表示商品x,y的产量,求x,y各为多少时,所获利润大?最大为多少?644x4y 0Lxx 40解:得y 324x8y 0y 24L(40,24)4 0又Q A Lxx(40,24)4B LxyC Lyy(40,24)8B2 AC 16 0,故在40,24取得极大值
16、,即为最大值最大值L40,241650.2.某公司同时销售煤气和电力,煤气的销量为x单位:万米3,电力的销量为y单位:千瓦,总成本函数为C(x,y)2x1232y 7xy134x12y 250单位:万元4其中x,y满足4x y36 0.问应如何安排销售,才能使总成本最低?解:条件极值问题,实际中有最小值,即求Cx,y在条件4x y 36 0下的极值.解:令F(x,y,)1232x y 7xy134x12y2504x y3624Fx x7y1344 0338213883F y7x12 0解得x=万米y 千瓦即为销售安排.y28181F 4x y36 03.设某企业和生产函数为 fL,K6L20K
17、 L22K2其中L表示生产力,K表示资本投入.如果这两种生产要素的单价为4和8,且希望投入的总成本为88.求满足该条件的最大可能生产量.解:条件极值问题.实际中有最大可能生产量.所以即求f在条件4L+8K=88下的极大值.22令FL,K,6L20K L 2K 4L8K 88 FL 62L4 0 204K 8 0FKF 4L8K 88 0解得L=6,K=8,根据实际意义有最大可能生产量.所求最大生产量f(6,8)32可编辑-精选文档-习题五习题五1选择题(1)D,(2)C,(3)B,(4)A,(5)C,(6)D,(7)C,(8)C,(9)D,(10)A,(11)A,(12)D,(13)A,Q f
18、(xy,x y)x2 y2 xy (x y)2 xy f(x,y)y2 xfx(x,y)(y2 x)x 1fy(x,y)(y2 x)y 2y(14)D,(15)A,(16)D,(17)D,(18)B,(19)C,(20)C。2 求点(2,-3,1)分别对称于下列坐标平面的对称点,(1)XOY 平面,答:(2,-3,-1)(2)YOZ 平面,答:(-2,-3,1)(3)XOZ 平面,答:(2,3,1)3,已知点 M 的坐标为(4,-3,5)求(1)点 M 与原点的距离,(2)点 M 与三个坐标平面的距离,(3)点 M 与三个坐标轴的距离。解:(1)|OM|=42(3)252 5 2。(2)LXO
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- 第五 多元 函数 微分学 习题 参考答案
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