题目
设函数 f(x,y) 可微,并且有 f(x^3,2x+1)=x^5+3x^4-x^3,f_2'(x^3,2x+1)=x^4-3x^3,则 f_1'(x^3,2x+1)=(). A. 2x^2+3x;B. x^2+3x+1;C. 2x^2+4x-1;D. x^2+6x-1.
设函数 $f(x,y)$ 可微,并且有 $f(x^3,2x+1)=x^5+3x^4-x^3$,$f_2'(x^3,2x+1)=x^4-3x^3$,则 $f_1'(x^3,2x+1)=$().
- A. $2x^2+3x$;
- B. $x^2+3x+1$;
- C. $2x^2+4x-1$;
- D. $x^2+6x-1$.
题目解答
答案
为了求解 $ f_1(x^3, 2x+1) $,我们首先需要使用链式法则。给定的函数是 $ f(x^3, 2x+1) = x^5 + 3x^4 - x^3 $ 和 $ f_2(x^3, 2x+1) = x^4 - 3x^3 $。我们设 $ u = x^3 $ 和 $ v = 2x + 1 $,那么 $ f(u, v) $ 对 $ x $ 的偏导数可以表示为:
\[
\frac{d}{dx} f(x^3, 2x+1) = f_1(x^3, 2x+1) \cdot \frac{d}{dx} (x^3) + f_2(x^3, 2x+1) \cdot \frac{d}{dx} (2x+1)
\]
计算 $ \frac{d}{dx} (x^3) $ 和 $ \frac{d}{dx} (2x+1) $:
\[
\frac{d}{dx} (x^3) = 3x^2, \quad \frac{d}{dx} (2x+1) = 2
\]
代入链式法则的表达式中,我们得到:
\[
\frac{d}{dx} f(x^3, 2x+1) = f_1(x^3, 2x+1) \cdot 3x^2 + f_2(x^3, 2x+1) \cdot 2
\]
已知 $ f(x^3, 2x+1) = x^5 + 3x^4 - x^3 $,所以:
\[
\frac{d}{dx} f(x^3, 2x+1) = \frac{d}{dx} (x^5 + 3x^4 - x^3) = 5x^4 + 12x^3 - 3x^2
\]
将 $ f_2(x^3, 2x+1) = x^4 - 3x^3 $ 代入链式法则的表达式中,我们得到:
\[
5x^4 + 12x^3 - 3x^2 = f_1(x^3, 2x+1) \cdot 3x^2 + (x^4 - 3x^3) \cdot 2
\]
简化右边的表达式:
\[
5x^4 + 12x^3 - 3x^2 = f_1(x^3, 2x+1) \cdot 3x^2 + 2x^4 - 6x^3
\]
将 $ 2x^4 - 6x^3 $ 移到左边:
\[
5x^4 + 12x^3 - 3x^2 - 2x^4 + 6x^3 = f_1(x^3, 2x+1) \cdot 3x^2
\]
合并同类项:
\[
3x^4 + 18x^3 - 3x^2 = f_1(x^3, 2x+1) \cdot 3x^2
\]
两边同时除以 $ 3x^2 $:
\[
f_1(x^3, 2x+1) = \frac{3x^4 + 18x^3 - 3x^2}{3x^2} = x^2 + 6x - 1
\]
因此,答案是:
\[
\boxed{D}
\]