华理高数答案_第11章
**9.
求函数
f
(
x,
y,
z)
=
(x
+
y)
1 z
在点
P
=
(
e
+
1
,
e
−
1
,
1
)
处的梯度.
2 22
解: ∇f
⎧
=
⎪1
**3. 设 z = sec2 (xy) ,求 d z . ln(xy − 1)
[ln(xy − 1)]d[sec2 (xy)] − sec2 (xy) d[ln(xy −1)] 解: d z =
[ln(xy −1)]2
=
1
[ln(xy −1)2 sec2 (xy) tan(xy)( y d x + x d y) − sec2 (xy) ( y d x + x d y)]
x2 + y2
x2 + y2
f (x + ∆x, y + ∆y) ≈ f (x, y) + x∆x + y∆y ,
x2 + y2
∴ (2.98)2 + (4.03)2 ≈ 32 + 42 + 3(− 0.02) + 4(0.03) = 5.012 .
32 + 42
***5.已知圆扇形的中心角为α = 60� ,半径为 r = 20cm ,如果α 增加了1� , r 减少了 1cm,
2 1 + xy + 1 x2 + y2
( ) = x2 + y2 → 0 ( (x, y) → (0,0) ) 2 1 + xy + 1
1 + xy −1
∴ lim
= 0.
(x, y)→(0,0) x2 + y2
x2 − y2
**5.
说明极限
(x,
lim
y )→(0,0 )
x2
+
y2
不存在.
解:我们证明 (x, y)沿不同的路径趋于 (0,0)时,极限不同.
4
()
(3)设 f (x, y) = xy ,则 f x ' (0,0) = ______, f y '(0,0) = __________.
解:由于 f (x,0) = 0 ,∴ f x '(0,0) = 0 ,同理 f y '(0,0) = 0 .
48
**2. 设 z = x − 2y + ln x2 + y2 + 3exy , 求 zx , zy .
解:(1) lim
= lim
,
∆x→0
∆x
∆x→0
∆x
因为 f x′(0,0) 存在,所以
∆x ⋅ϕ(∆x,0)
−∆x ⋅ϕ(∆x,0)
lim
= lim
∆x→+0
∆x
∆x→−0
∆x
即 ϕ(0,0) = −ϕ (0,0) , 故 ϕ(0,0) = 0 .
49
(2)由于ϕ ( x, y)在点 (0,0) 连续,且ϕ (0,0) = 0 ,所以 ∆y → 0 时,ϕ(0, ∆y) 是无穷小量,
量.
解: df (x, y, z) = d(xchz) − d(yshx)
= chzdx + xshzdz − shxdy − ychxdx
= (chz − ychx)dx − shxdy + xshzdz
∴
df
(x,
y,
z)
(0,1,ln 2)
=
1 4
dx
,
∇f
(x,
y,
z)
(0,1,ln 2)
=
⎧1
⎨ ⎩
4
,0,0⎬⎫ . ⎭
**2.求函数 z = arctan x + y 的全微分: 1 − xy
解: dz = d arctan x + y = d (arctan x + arctan y) 1− xy
dx dy
= d (arctan x) + d (arctan y) =
+
1+ x2 1+ y2
第 11 章(之 1)(总第 59 次)
教材内容:§11.1 多元函数 1.解下列各题:
**(1). 函数 f ( x, y) = ln( x 2 + y 2 − 1) 连续区域是 _______ .
答: x 2 + y 2 > 1
⎧ xy
**(2).
函数
f
(x, y)
=
⎪ ⎨
x2 + y2
⎩⎪ 0
试用全微分计算面积改变量的近似值.
解: S = 1 r 2 πα , 2 180
dS = π (2(αdr + r 2dα )) , 360
∴ ∆S ≈ dS = π ( 2 × 20 × 60 × (−1) + (20)2 ×1) = −17.4533(cm2 ) .
360
360
� ���
***6. 计算函数 f (x, y, z) = ln(x + 2 y + 3z) 在点 P = (1,2,0)处沿给定方向 l = 2i + j − k
⎩⎨x + y ≠ 0
y)
≥
0
⇔
⎧x ⎩⎨x
≥y ≠ −y
.
46
***3.
求出满足
f
⎛ ⎜
x
+
y,
y
⎞ ⎟
=
x2
−
y2 的函数
f (x, y) .
⎝
x⎠
解:令
⎪⎧s ⎪⎩⎨t
= =
x y x
+
y
,
∴
⎪⎧x ⎨
⎪y
= =
1
s
+t st
⎩ 1+t
∴
f
(s,t) =
s2 − s2t 2
(1 + t)2
=
并利用上式计算 (2.98)2 + (4.03)2 的近似值. 解:由于 f (x + ∆x, y + ∆y) ≈ f (x, y) + df (x, y),
设 f (x, y) = x2 + y2 , x = 3, y = 4, ∆x = −0.02, ∆y = 0.03,
于是 df (x, y) = xdx + ydy = x∆x + y∆y ,
f (x, y) = y sin 2x 并不总有定义的, x 轴与 y 轴上的点处函数 f (x, y) 就没有定义. xy + 1 −1
47
***7. 试讨论函数 z = arctan x + y 的连续性. 1− xy
解:由于 arctan x + y 是初等函数,所以除 xy = 1以外的点都连续,但在 xy = 1上的点处 1− xy
与
g� 同向时,方向导数取最大值
∂z
=
2
.
∂l 2
**8. 对函数 f (x, y, z) = e xyz 求出 ∇f (x, y, z) 以及 ∇f (1,2,3) .
{ } 解: ∇f = yze xyz , xze xyz , xye xyz , ∇f (1,2,3) = e6 {6,3,2}.
不连续.
**8.
试求函数
f
(x, y)
=
xy
的间断点.
sin2 πx + sin2 πy
解:显然当 (x, y) = (m,n) m,n ∈ Z 时, f ( x, y) 没定义,故不连续.
又
f
(x,
y)
=
sin 2
xy πx + sin2
πy
是初等函数.
所以除点 (m,n) (其中 m,n ∈ Z )以外处处连续.
解: zx
= 1+
x2
x +
y2
+ 3ye xy ,
zy
=
−2 +
x2
y +
y2
+ 3xe xy .
**3. 求函数 z = arctan y 对各自变量的偏导数. x
y
x
解: zx
=− x2+y2
, zy
=
x2
+
y2
.
⎧x 2 ln( x 2 + y 2 ) **4. 设 f (x, y) = ⎨
(C) f x′(0,0) 存在,但 f y′(0,0) 不存在; (D) f x′(0,0) 不存在,但 f y′(0,0) 存在.
答:(D).
x
∂z
(2) 设 z = x + ( y − 2) arcsin ,那么
=
y
∂y (!, 2 )
(A) 0 ; 答:(D).
(B) 1;
π
(C) ;
2
π
(D) .
的方向导数 ∂f� . ∂l P
1
2
3
解: f x = x + 2 y + 3z ,
fy
=
, x + 2y + 3z
fz = x + 2y + 3z ,
� el
=
⎧ ⎨
⎩
2, 6
1 ,− 6
1⎫ ⎬,
6⎭
∴
∂f� ∂l P
� = ∇f ⋅ el
=
⎧1