第五節多元函式微分學自測題提示與答案

2022-05-17 22:52:24 字數 2215 閱讀 7884

六、自測練習題提示與解答

1. 應填z .

2. 所給方程兩邊對x求導數得:

即有所以應填 1 .

3.應填:

4. 所給函式取對數得:兩邊微分

應填:5. 方程兩邊對x求導數得:

方程兩邊對y求導數得:

則應填 1 .

6. 點p 向徑的方向余弦為

所求方向導數為應填

7. 應填

8. 切平面的法向量為在點(3,1,1)處的切平面方程為

即為應填

9. 曲線的切線的方向向量為平面的法向量為

依題意則有解得(捨去)曲線的切線方程為

或(答案有誤)

10. 應選(c).由於同理

由於所以在點處偏導數存在但不可微,

故選項(c)正確.

11. 應選(c).因為偏導數連續是在點處可微的充分條件而不是必要條件,在點處的偏導數不連續在該點處也可能可微,故選項(c)正確.

12. 應選(c).因為顯然在 (0,0) 點處偏導數不存在.

因而在點處不可微.故選項(b)(d)均不正確.

為驗證在的連續性,作極座標變換,令則有

故在處連續,選項(a)不正確,由排除法應選(c).

13. 應選(d).二元函式在原點的兩個偏導數存在,它在原點未必連續,未必可微,未必沿任意方向的方向導數都存在,故選項(a)(b)(c)都不正確,由排除法應選(d).

14. 應選(b).向量的方向余弦為

又所以故選項(b)正確.

15. 由於所以

又由於所以則有

16.由於即有所以曲線在點處的切線與軸的夾角為

17. 證:

同理則有

同理由於其中第二項分子極限不存在,故所求極限不存在,即在原點不連續.同理在原點也不連續.

又由於所以在處可微. 證畢

(注意:本題是函式在一點處偏導數不連續但在該點處函式可微的例子)

18. (1)

要使存在,

則有同理,

要使存在,

則有總之,要使都存在,則有

(2)由於

則當時,f (x, y)在點(0,0)的全微分存在.

19.20.

21.(注意:本題先對y求導數,計算簡單!)

22.23. 方程兩邊對x求導數得:

即有方程兩邊對y求導數得:

即有24. 方程兩邊對x求導數得:

25.方程兩邊微分得:

則有:即有:

26.方程組的兩個方程兩邊分別微分得:

即有利用行列式法解得:

則有:則有:

27.證:方程兩邊對x求導數得:

方程兩邊對y求導數得:

證畢.28.

梯度為:

切線的方向向量為

方向余弦為

29.曲面的切平面的法向量為:,

平面和的法向量分別為

依題意有

則有由可得將代入曲面方程得:解得切點座標為

法向量為曲面的切平面方程為:

30.用公式法解此題.令則在點處曲線的切線方程為:

即為:,法平面方程為:

31. 證:方程可決定曲面f的法向量為

方程兩邊對x求導數

則有方程兩邊對y求導數

則有若(xy,z)是切平面上的任意一點,則有:

顯然切平面方程滿足即切平面過定點證畢.

32.令解得

由於所以不是極值點.

由於所以為極大值.

33.令解得

則有在邊界上,

令解得(捨去) 則有

此外有在邊界上,令解得則有此外有在邊界上,

令解得(捨去).則有

此外有在邊界上,令

解得(捨去).則有

此外有比較上述函式值可知

34.設內接長方體在第一卦限的座標點為

由於對稱性有(目標函式),且有(條件方程).

設解方程組得則有

即有所以

35. 設解方程組

得故函式在球面上的最大值為即在的條件下,有

也即有令

帶入上式並整理得證畢.

36.證:由極限的保號性知, 當時,

即有從而可知在處沿極徑方向的方向導數大於零.從而沿極徑方向為增函式,而為有界閉區域,

則在上有最小值.由上沿任一極徑方向為增函式知,在上的最小值也就是其在全平面上的最小值. 證畢.

37. 先證必要性:等式兩邊對t求導數得

令得再證必要性: 則有

即有從而證畢.

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