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数学
题目

设 z(x,y) 为 由 方 程 2xz-2xyz+ln(xyz)=0 确定的函数,则 (partial z)/(partial x)=(). A. -(2z-2yz+frac(1)/(xyz))(2x-2xy+(1)/(xyz))B. -(2x-2xy+frac(1)/(xyz))(2z-2yz+(1)/(xyz))C. -(2z-2yz+frac(1)/(x))(2x-2xy+(1)/(z))D. -(2x-2xy+frac(1)/(z))(2z-2yz+(1)/(x))

设 $z(x,y)$ 为 由 方 程 $2xz-2xyz+\ln(xyz)=0$ 确定的函数,则 $\frac{\partial z}{\partial x}=$().

  • A. $-\frac{2z-2yz+\frac{1}{xyz}}{2x-2xy+\frac{1}{xyz}}$
  • B. $-\frac{2x-2xy+\frac{1}{xyz}}{2z-2yz+\frac{1}{xyz}}$
  • C. $-\frac{2z-2yz+\frac{1}{x}}{2x-2xy+\frac{1}{z}}$
  • D. $-\frac{2x-2xy+\frac{1}{z}}{2z-2yz+\frac{1}{x}}$

题目解答

答案

为了找到由方程 $2xz - 2xyz + \ln(xyz) = 0$ 确定的函数 $z(x, y)$ 的偏导数 $\frac{\partial z}{\partial x}$,我们将使用隐式微分。让我们详细地走过这些步骤。 1. **从给定的方程开始:** \[ 2xz - 2xyz + \ln(xyz) = 0 \] 2. **对 $x$ 求偏导数:** \[ \frac{\partial}{\partial x} \left( 2xz - 2xyz + \ln(xyz) \right) = \frac{\partial}{\partial x} (0) \] 右边是0,因为常数的导数是0。现在,让我们对左边的每一项求偏导数。 3. **对 $2xz$ 求偏导数:** \[ \frac{\partial}{\partial x} (2xz) = 2z + 2x \frac{\partial z}{\partial x} \] 4. **对 $-2xyz$ 求偏导数:** \[ \frac{\partial}{\partial x} (-2xyz) = -2yz - 2xy \frac{\partial z}{\partial x} \] 5. **对 $\ln(xyz)$ 求偏导数:** \[ \frac{\partial}{\partial x} (\ln(xyz)) = \frac{1}{xyz} \cdot \frac{\partial}{\partial x} (xyz) = \frac{1}{xyz} \left( yz + xy \frac{\partial z}{\partial x} \right) = \frac{yz}{xyz} + \frac{xy \frac{\partial z}{\partial x}}{xyz} = \frac{1}{x} + \frac{1}{z} \frac{\partial z}{\partial x} \] 6. **将所有偏导数合并:** \[ 2z + 2x \frac{\partial z}{\partial x} - 2yz - 2xy \frac{\partial z}{\partial x} + \frac{1}{x} + \frac{1}{z} \frac{\partial z}{\partial x} = 0 \] 7. **将涉及 $\frac{\partial z}{\partial x}$ 的项合并:** \[ 2z - 2yz + \frac{1}{x} + \left( 2x - 2xy + \frac{1}{z} \right) \frac{\partial z}{\partial x} = 0 \] 8. **解出 $\frac{\partial z}{\partial x}$:** \[ \left( 2x - 2xy + \frac{1}{z} \right) \frac{\partial z}{\partial x} = - \left( 2z - 2yz + \frac{1}{x} \right) \] \[ \frac{\partial z}{\partial x} = - \frac{2z - 2yz + \frac{1}{x}}{2x - 2xy + \frac{1}{z}} \] 因此,正确答案是: \[ \boxed{C} \]

解析

考查要点:本题主要考查隐函数的偏导数计算,需要掌握链式法则和隐函数求导法则的应用。

解题核心思路:

  1. 将方程中的$z$视为$x$和$y$的函数,对$x$求偏导时,将$y$视为常数。
  2. 对方程两边逐项求导,注意处理复合函数的导数(如$\ln(xyz)$)。
  3. 分离含$\frac{\partial z}{\partial x}$的项,整理后解出$\frac{\partial z}{\partial x}$。

破题关键点:

  • 正确应用乘积法则对含$z$的项求导。
  • 链式法则处理$\ln(xyz)$,注意中间变量的导数形式。
  • 合并同类项后,将$\frac{\partial z}{\partial x}$的系数提取出来,最终解方程。

步骤1:对原方程求偏导
原方程:
$2xz - 2xyz + \ln(xyz) = 0$
对$x$求偏导,逐项计算:

  1. 第一项$2xz$:
    $\frac{\partial}{\partial x}(2xz) = 2z + 2x \frac{\partial z}{\partial x}$

  2. 第二项$-2xyz$:
    $\frac{\partial}{\partial x}(-2xyz) = -2yz - 2xy \frac{\partial z}{\partial x}$

  3. 第三项$\ln(xyz)$:
    $\frac{\partial}{\partial x}(\ln(xyz)) = \frac{1}{xyz} \cdot \left( yz + xy \frac{\partial z}{\partial x} \right) = \frac{1}{x} + \frac{1}{z} \frac{\partial z}{\partial x}$

步骤2:合并所有项
将上述结果代入原方程的导数形式:
$2z + 2x \frac{\partial z}{\partial x} - 2yz - 2xy \frac{\partial z}{\partial x} + \frac{1}{x} + \frac{1}{z} \frac{\partial z}{\partial x} = 0$

步骤3:整理含$\frac{\partial z}{\partial x}$的项
将不含$\frac{\partial z}{\partial x}$的项移到等式右边:
$(2x - 2xy + \frac{1}{z}) \frac{\partial z}{\partial x} = - \left( 2z - 2yz + \frac{1}{x} \right)$

步骤4:解出$\frac{\partial z}{\partial x}$
最终得到:
$\frac{\partial z}{\partial x} = - \frac{2z - 2yz + \frac{1}{x}}{2x - 2xy + \frac{1}{z}}$

选项匹配:
对比选项,C选项与上述结果一致。

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