设 z = x^y + (y)/(x),则 dz = ( ).A. yx^y-1dx + (x^y ln x + (1)/(x))dyB. (yx^y-1 - (y)/(x^2))dx + (x^y ln x + (1)/(x))dyC. (yx^y-1 - (y)/(x^2))dx + (x^y ln x)dyD. (yx^y-1 + (y)/(x^2))dx + (x^y ln x + (1)/(x))dy
A. $yx^{y-1}dx + \left(x^y \ln x + \frac{1}{x}\right)dy$
B. $\left(yx^{y-1} - \frac{y}{x^2}\right)dx + \left(x^y \ln x + \frac{1}{x}\right)dy$
C. $\left(yx^{y-1} - \frac{y}{x^2}\right)dx + \left(x^y \ln x\right)dy$
D. $\left(yx^{y-1} + \frac{y}{x^2}\right)dx + \left(x^y \ln x + \frac{1}{x}\right)dy$
题目解答
答案
解析
本题考查多元函数全微分的计算。解题思路是先分别求出函数$z = x^y + \frac{y}{x}$对$x$和$y$的偏导数,再根据全微分公式$dz=\frac{\partial z}{\partial x}dx+\frac{\partial z}{\partial y}dy$计算$dz$。
步骤一:求$\frac{\partial z}{\partial x}$
将$y$看作常数,对$z = x^y + \frac{y}{x}$求关于$x$的偏导数。
- 对于$x^y$,根据幂函数求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,这里$n=y$,可得$(x^y)^\prime_y=yx^{y - 1}$。
- 对于$\frac{y}{x}=yx^{-1}$,根据幂函数求导公式$(x^n)^\prime=nx^{n - 1}$,这里$n=-1$,可得$(yx^{-1})^\prime_y=-yx^{-2}=-\frac{y}{x^2}$。
所以$\frac{\partial z}{\partial x}=yx^{y - 1}-\frac{y}{x^2}$。
步骤二:求$\frac{\partial z}{\partial y}$
将$x$看作常数,对$z = x^y + \frac{y}{x}$求关于$y$的偏导数。
- 对于$x^y$,根据指数函数求导公式$(a^x)^\prime=a^x\ln a$,这里$a = x$,可得$(x^y)^\prime_x=x^y\ln x$。
- 对于$\frac{y}{x}$,$x$为常数,根据求导公式$(ky)^\prime=k$($k$为常数),可得$(\frac{y}{x})^\prime_x=\frac{1}{x}$。
所以$\frac{\partial z}{\partial y}=x^y\ln x+\frac{1}{x}$。
步骤三:计算$dz$
根据全微分公式$dz=\frac{\partial z}{\partial x}dx+\frac{\partial z}{\partial y}dy$,将$\frac{\partial z}{\partial x}=yx^{y - 1}-\frac{y}{x^2}$和$\frac{\partial z}{\partial y}=x^y\ln x+\frac{1}{x}$代入可得:
$dz=\left(yx^{y - 1}-\frac{y}{x^2}\right)dx+\left(x^y\ln x+\frac{1}{x}\right)dy$