当前位置:首页|资讯

【格物致知·代数】5-2-13隐函数的导数『微积分初步』

作者:山嵓发布时间:2024-09-22

【阅前提示】我在原有“数理化自学丛书”系列17册的基础上又添加了1册八五人教甲种本《微积分初步》,原因有二:一则,我是双鱼座,有一定程度的偶双症,但“自学丛书”系列中代数4册、几何5册实在令我刺挠,因此就需要加入一本代数,使两边能够对偶平衡;二则,我认为《微积分初步》这本书对“准大学生”很重要,以我的惨痛教训为例,大一高数第一堂课,我是直接蒙圈,学了个寂寞。另外大学物理的前置条件是必须有基础微积分知识,因此我所读院校的大学物理课是推迟开课;而比较生猛的大学则是直接开课,然后在绪论课中猛灌基础高数(例如田光善舒幼生老师的力学课)。我选择在“自学丛书”17本的基础上添加这本《微积分初步》,就是希望小伙伴升大学前可以看看,不至于像我当年那样被高数打了个措手不及。

第二章导数和微分——二、求导方法 

§2-13隐函数的导数

【01】如果要求椭圆 x²/a²+y²/b²=1 上一点 (x,y) 处的切线的方程,就要求出切线的斜率 y'x  。当然我们可以从方程中解出 y=±√(a²-x²),再求 y'x  。但是,有时解方程很麻烦,而且有些方程,例如 xy-eˣ+eʸ=0,就不能用 x 的初等函数把 y 表示出来。

【02如果变量 x,y 之间的函数关系是由某一方程 F(x,y)=0 所确定,这样确定的函数叫做隐函数。例如,由方程 y²-2px=0,x²/a²+y²/b²=1, 等所确定的 x,y 之间的函数关系(有时所确定的是几个函数关系)就是隐函数。下面举例来说明求隐函数的导数的方法。

例1.

(1) 已知 y²=2px,求 y'x  。

(2) 求证抛物线 y²=2px 上点 (x₀,y₀) 处的切线的方为 y₀y=p(x+x₀)  。

【解】

(1)

把 y 看成 x 的函数,则 y² 是 x 的复合函数,运用复合函数的求导法则,在方程两边同时对 x求导:

(y²)'x=(2px)'x

2y·y'x=2p,

∴ y'x=p/y  。

这里的 y 仍由方程 y²=2px 确定。

(上式在分母不等于零的条件下成立,以后不再一一注明)

(2)

当 x=x₀,y=y₀≠0 时,y'z=p/y₀,

所以所求的切线的方程为 y-y₀=p(x-x₀)/y₀,

即 y₀y-2px₀=px-px₀  。

∵ y₀²=2px₀,

所求的切线的方程为 y₀y-2px₀=px-px₀,

即 y₀y=p(x+x₀)  。

当 y₀=0 时,x₀=y₀²/2p=0  。抛物线 y²=2px 在点 (0,0) 处的切线为 y 轴,它的方程 x=0 是方程 y₀y=p(x+x₀) 的特殊形式。

例2.求证椭圆  上点 (x₀,y₀) 处的切线的方程为   。

【证明】

y₀≠0 时,在点 (x₀,y₀) 处的切线的方程为 y-y₀=-(b²x₀/a²y₀)(x-x₀),

即 b²x₀x+a²y₀y=b²x₀³ +a²y₀³  。

∵ 点 (x₀,y₀) 在椭圆 x²/a²+y²/b²=1 上,

∴ x₀²/a²+y₀²/b²=1 ,

b²x₀² +a²y₀²=a²b²  。

所求的切线的方程为 b²x₀x+a²y₀y=a²b²,

  。

 的特殊形式。

 上点 (x₀,y₀) 处的切线的方程为   。

练习

1、求曲线 x²+2xy-y²=2x 在点 (2,4) 处的切线的方程。

2、求曲线 √x+√y=3 在点 (1,4) 处的切线和法线方程。

3、

(1) 写出椭圆 9x²+y²=25 在点 P(-1,-4) 处的切线和法线方程;

(2) 写出双曲线 x₀²/18-y₀²/4=1 在点 P(6,2) 处的切线和线方程。

,得出切线方程为 2x/4+√3 y/9=1  。这个结果对不对?为什么?


Copyright © 2024 aigcdaily.cn  北京智识时代科技有限公司  版权所有  京ICP备2023006237号-1