Sunday, December 9, 2012

3)微商法:利用对确定隐函数的方程两边同时求微分,再根据函数的微分与函数的导数之间的关系,缺点,即:在求微分的过程中需要分别把x,Y看成独立变量

3)微商法:利用对确定隐函数的方程两边同时求微分,再根据函数的微分与函数的导数之间的关

系(y对x的导数即为Y的微分与x的微分的商)求出隐函数的导数的方法。此种方法与公式法有着

同样的缺点,即:在求微分的过程中需要分别把x,Y看成独立变量,而且该方式比公式法的计算过程

更复杂一些

2O02年第4卷第3期 <巢湖学院学报)(自然科学版)


总第56期 Journal Chaohu college(Natural Selenee)


No.3..vd.4.2O02

General Serial No.56


关于隐函数求导问题的归纳与总结


倪敬能

(合肥学院基础部, 合肥, 230022)


摘要:本文简要阐明了隐函数求导数的几种常见的方法,以供读者在求隐函数的导数

时参考。


关键词:隐函数; 导数

中图分类号:0174.1 文献标识码:A 文章编号:1009—0835(20o2)03—0003—03





引言:对隐函数求导数是很多初学微分学的同学们的一个较为头痛问题,鉴于此,本文特对隐

函数的求导数问题作出一些归纳,以供参考。

二、正文:本文作者在教学过程中对隐函数求导数总结出六种常见方法,并对每种方法的使用范

围、特点及优缺点都作出了总结,现特一一介绍如下:

1)显化法:把隐函数化为显函数后,再利用显函数来求导数的方法。此种方法常用于较容易化为

显函数的隐函数的求导,但是此种方法由于受有些隐函数不能或者较难化为显函数限制,而不是很常


用。例如:


问题:方程:)(2+I~(xy—Y)=0确定了Y是x的函数,求Y对x的导数。


^


解:原方程化为I~(xy一÷)=一x2 )c)r—Y =e— y(x=÷)=e




y= (从而化为显函数,由显函数的求导法则可求得:y )


: y, : X : X /.




, .. y / : 1 、 : 。一 、


x — — 。

X X


收稿日期:2002—2—13


作者简介:倪敬能(1973一),男。合肥学院助教。


·

3 ·

方程:xeI,2 而一Ln(arctan )+3x2—4y=0确定了y是x的函数,这就很难化成显函数的形式。

2)公式法:利用公式:Y =一 来求隐函数的导数的方法。这种方法要求先把确定隐函数的方

程写成:V(x,Y)=0的形式,再对V(x,Y)=0的两边同时分别对x,Y求导数,然后再利用该公式求出

Y 。而且在对F(x,Y)=0的两边同时分别求导数时,需要先后把y,x看成常数(其实是根据x,Y为F

(x,Y)的独立变量)这对初学者来说不容易分辨。而且此方法的计算量较大。例如:


问题:方程:)(2+Ln( 一Y




)=0确定了Y是x的函数,求Y对x的导数。


解:令F(x,y)=)【2+L~(xy一÷)=0⋯⋯*)


V


Y 4-


对(*)式两边同时求对x的导数,得:F =2x+


xy一-2


x


_


对(*)式两边同时求对Y的导数,得:F =


xy一专


⋯机一 2 +

釜 ≥1 :

注:由上面的计算过程我们可以看出:(I)本题计算较为复杂;(II)在对v(x,y)求对x的导数时,将

Y看作常数,在对V(x,y)求对Y的导数时,将x看作常数,这一点初学者很难搞清。

3)微商法:利用对确定隐函数的方程两边同时求微分,再根据函数的微分与函数的导数之间的关

系(y对x的导数即为Y的微分与x的微分的商)求出隐函数的导数的方法。此种方法与公式法有着

同样的缺点,即:在求微分的过程中需要分别把x,Y看成独立变量,而且该方式比公式法的计算过程

更复杂一些。例如:


问题:方程:X2+Ln(xy一÷)=0确定了Y是x的函数,求Y对x的导数。


解:对上方程的两边同时求微分,得:2xdx+— 一d(xy—Y):0


xy一专

2xd)【+— [d( 一d(专)]:。 2xd)【+ 1


xy


(yd)【+xdy一{dy+ d)【)=。



一 xv 一 ‘‘

2x+ (y+x毫一{圭+ )=。(由上式两边同除以(b【得到)


+

壹 一 扣 y, : ’

4)参数法:引入参数把隐函数转换成由参数方程组所确定的函数,再利用参数方程组所确定的函

数的求导法则来求该隐函数的导数的方法。该方法在把隐函数转换成由参数方程组所确定的函数

时,步骤较为复杂,因此一般很少使用。例如:

问题:方程e” +Ln(x—Y)=0确定了Y是x的函数,求:Y 。


又由e +Ln(X—Y)=0~Ln(x—Y)=一t: x—Y=e一‘⋯⋯2)

联立(1)、(2)解得:x



= (Ln


t+ e



')/




2



,2

(t为参数),(化为了由参数方程组所确定的函数)


1


川 川=


5)复合法:把隐函数转换成复合函数,再利用复合函数求导法则来求该隐函数的导数的方法。该

方法的原理类似于对数求导法原理,但比对数求导法适用性更广泛。例如:


问题:方程:Xy一( ” :0确定了y是 的函数



求:y, 。

解: 一( ””:o xy:( ) )


~ylmx_(x+y)Ln y 为了复△ 函数)




(IJ1 +南2 斋一


¨ (【nx—Ln~/x2+1)


6)直接法:直接把确定隐函数的方程中的Y看成是x的函数,再对方程的两边同时求对x的导数,


从而得到一个含有Y 的方程,由此方程解出Y 的方法。该方法具有着很好的适用性,因此也被广泛


使用,但是,该方法要求使用者比较熟悉复合函数的求导法、对数求导法等一些基本的导数知识,而且

若能够把此方法和复合法灵活地结合起来使用,将是求导数问题的一个极其有用工具。例如:


问题:方程:Y +Xy+x” +Y =R(R为常数)确定了Y是x的函数,求Y 。


分析:因为上方程已经确定了Y是x的函数,所以不妨假设Y可以表示成:Y=f(x)的形式,故原方


程中的Y都可以换成 x),于是,原方程变为:


[f(x)] + ’+x” + ’(x)=R,此为只含有x的一元方程,对此方程的两边同时求对x的导


数,即可得到一个含有X-.f(x)、r(X)的方程,解此方程即可以得到f,(X),而Y =f,(X),从而得到Y 。


但是在具体的求解过程中就不必要,把Y写成f(x),只需把Y看成是f(x)即可。比如对上题的求解如


解:yX+Xy+x¨ +yxy=R==>eII』。y+eyLnx+e‘ y’ +eX.yLny=R


e

岫(Lny+专y )+ey (y +专)+e [(1+y )【nx+ ]+exy [(y+)[), )Lny+)[), ]=o

y Lny+x ÷+x” (【nx+ )+y,ryLny+y [y 专+x 【nx+x ”’Lnx+x(1+Lny)y"r]=o


yXLny+ Y



+Xx吖(【nx+ )+y,ryLny

y =一——— —— — —— ——— — — —一求解完毕。

y x+x Lnx+x‘ Lnx+x(1+Lny)

三、问题的回顾与总结:


上文主要是对一元函数的隐函数导数求解问题的总结和归纳,从中我们可以看出:在满足一元函

数的隐函数存在性定理的条件下(即:由方程所确定的隐函数一定存在),使用直接求导法比较实用,

而且该方法对一些较为繁杂的问题处理起来也比较方便,所以作者比较赞同在处理这一类问题时,使

用直接求导法。而且该方法还可以推广到多元函数的隐函数的偏导数求解。由于受篇幅的限制,在

此就不赘述。 责任编辑:开斌


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