高等数学李伟版课后习题答案第八章

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高等数学下第八章练习题答案

r r r 取 s = n1 × n2 = 1 0 2 = ( −2, 3, 1), 0 1 −3 由点向式得所求直线方程为 x y−2 z−4 . = = 3 1 −2
r i
r j
r k
2 y + 3z − 5 = 0 l: 六、直线 x − 2y − z + 7 = 0在平面 π
: x − y + 3z + 8 = 0 上
关系. r r r r l : s = ( −1, 2, − 1), n1 = ( 2, 1, 1), n2 = (1, 1, 1), n3 = (1, 1, 1), r r Q s ⋅ n3 = 0, ∴ l与π 3平行；平行；
且l与π 2有公共点O(0，，)，故l在π 2上； 0 0
l与π 1既不平行也不垂直，相交，其交点为(−2, 4, − 2), 1 l与π 1的夹角为ϕ = arcsin . 6
平行，过点M ( −1,2,4)作平面 π 1与平面 π平行，则
π 1 : 3( x + 1) − 4( y − 2) + ( z − 4) = 0,即3 x − 4 y + z + 7 = 0, 求l1与π 1的交点
x+3 y−3 z = = =t ⇒ t = 2, 得交点 M 0 ( 3, 5, 4) 1 2 3 3 x − 4 y + z + 7 = 0 r 取所求直线的方向向量为s = MM 0 = (4, 3, 0) 所求直线方程为 x+1 y−2 = 3 . 4 z − 4 = 0
r r r r r s1 × s2 = 1 2 λ = ( 2 − λ , λ − 1, − 1) = ( 2 − λ )i + (λ − 1) j − k 1 1 1

高等数学课后习题答案--第八章

第八章多元函数积分学 §3 三重积分的计算及其应用习题
1. 计算下列三重积分（1） ∫∫∫ xy 2 z 3 dσ ，其中 Ω 是曲面 z = xy 和平面 y = x, x = 1, z = 0 所围成的区域；
Ω
（2） ∫∫∫ xzdσ ，其中 Ω 是由平面 z = 0 ， x = y, y = z 以及抛物柱面 y = x 2 所围成的
D D
的大小。【解】利用 sin 2 x ≤ x 2 .则 sin 2 ( x + 2 y + 3z ) ≤ ( x + 2 y + 3z ) 2 积分得
∫∫∫ sin
D
2
( x + 2 y + 3 z )dσ ≤ ∫∫∫ ( x + 2 y + 3 z ) 2 dσ
D
4. 利用重积分的性质，估计积分值
（1） ∫∫ sin( x 2 + y 2 )dσ ，其中 D = {( x, y ) |
D
π
4
≤ x2 + y2 ≤
3π }; 4
dxdy , 其中 D = {( x, y ) | 0 ≤ x ≤ 4,0 ≤ y ≤ 8}; ln(4 + x + y ) D 2 2 1 （3） ∫∫ e x + y dσ ，其中 D = {( x, y ) | x 2 + y 2 ≤ }. 4 D
习题参考资料
第八章多元函数积分学 §2 二重积分的计算习题
1. 计算二重积分
（1） ∫∫ xye xy dσ ，其中 D = {( x, y ) | 0 ≤ x ≤ 1,0 ≤ y ≤ 1};
2
D
（2） ∫∫

高等数学第三册教材答案

高等数学第三册教材答案第一章：函数与极限1. 函数的概念与性质2. 极限的概念与性质3. 数列极限4. 函数极限第二章：导数与微分1. 导数的概念与性质2. 基本导数公式3. 高阶导数4. 微分的概念与性质第三章：一元函数微分学1. 可导函数与连续函数的关系2. 导数的运算法则3. 高阶导数的应用4. 幂指函数的微分第四章：函数的积分学1. 定积分的意义与性质2. 不定积分3. 积分的运算法则4. 牛顿-莱布尼茨公式第五章：定积分的应用1. 几何应用2. 物理应用3. 统计应用4. 应用题解析技巧第六章：多元函数微分学1. 多元函数的极限与连续2. 偏导数与全微分3. 隐函数与参数方程的微分4. 多元函数的极值与条件极值第七章：多元函数积分学1. 二重积分的概念与性质2. 三重积分的概念与性质3. 曲线与曲面的积分4. 应用题解析技巧第八章：无穷级数1. 数项级数2. 幂级数3. 函数项级数4. 序列与函数项级数的收敛性第九章：常微分方程1. 方程与解的概念2. 一阶常微分方程3. 二阶常微分方程4. 齐次与非齐次常微分方程第十章：高级数学的应用1. 现实生活中的数学模型2. 数学在科学与工程中的应用3. 数学在经济学中的应用4. 数学在物理学中的应用以上是《高等数学第三册教材》的答案概述，涵盖了每个章节的主要内容和重点。

这些答案有助于学生巩固对每个主题的理解，并通过实际的应用题目来提高解题能力。

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高等数学课后习题答案第八章1

高等数学课后习题答案第八章1第八章习题解答节8.1部分习题解答 5、求极限（1）、101011l i m 2201=+-=+-→→yx xy y x （2）、xy y x y x 1sin)(lim 0+→→。

由y x xyy x +≤+≤1sin )(0，而0)(lim 00=+→→y x y x 所以01sin)(lim 00=+→→xyy x y x （3）、2ln 214)02ln()sin ln(lim2202=++=++→→y x y x y x （4）、=+-→→xy xy y x 42lim 041421)42(lim 00-=+-=++-→→xy xy xy y x （5）、110c o s 1c o s l i m000==++→→e y x y e x y x （6）、=++-→→xy y x ey x y x )()cos(1lim22220=++→→xy y x ey x y x )()(21sin 2lim 222220 )(21)(21sin lim 222200y x y x y x ++→→0101)(21sin lim 2200=?=+?→→xy y x e y x 6、证明下列极限不存在（1）、yx yx y x -+→→00l i m 证明：取路径0=x 有=-+→→y x y x y x 00lim1lim0-=-→=yyy x 取路径0=y 有=-+→→y x y x y x 00lim1lim 00=→=xx x y ，所以y x yx y x -+→→00lim 不存在（2）、xy x x y x -+→→2220l i m证明：取路径x y =有xy x x y x -+→→22200lim x x x y x -=→→2202lim 0142lim 00=-=→→x x y x 取路径x y =有x y x x y x -+→→2220 0lim 1lim 220==→→x x y x ，所以xy x x y x -+→→22200lim 不存在。

(完整版)高等数学课后习题答案

习题答案习题1.11.（1）⇒-≥⇒≥+34043x x 4[,)3-+∞（2）()()⇒≠≠⇒--=+-=121222322x x x x x x y 且(,1)(1,2)(2,)-∞+∞ （3）⇒≤⇒≥-101x x [1,1]- （4）⇒>-+011xx(1,1)- （5）⇒>+≥+0102x x 或(1,0)(0,)-+∞（6）⇒≤≤120x 1[0,]2（7）(,)-∞+∞；（8）,().4x k k Z ππ≠+∈2.（1）[1,1]-；（2）[,1]a a --；（3）[2,(21)],().k k k Z ππ+∈3.（1）不相同；（2）相同；（3）相同；（4）相同.4. 0;;;;.2342ππππ--5.（1）⇒+=-+-2)2()2)(2(x x x x (,2)(2,)-∞+∞；（2）(,).-∞+∞6. 2;6-；()1,112,1x x f x x x +<-⎧+=⎨+≥-⎩；()1,11.,1x x f x x x -<⎧-=⎨≥⎩7.()()2233.x x x x +∆+∆ 8. ()21.x x -9. 偶函数；奇函数；奇函数；非奇非偶函数.10.（1）2,31uy u x ==-；（2）2ln ,1y u u v x ===-；（3）2,cos ,31y u u v v x ===-；（4）21ln ,tan ,2x y u u v v +===；（5）32,arcsin,1y u u v x ===-；（6）1,cos ,2.y u v v w w x ==+==11. ()22,(0,).2aV a x x x =-∈12. 232,[0,].3R h V h H H π=∈习题1.21 ()0lim 1x f x -→=，()0lim 1x f x +→=，()0lim 1x f x →=； ()1lim 2x f x -→=，()1lim 1x f x +→=，()1lim x f x →不存在. 2 略 3=-+=-→12)(25lim x xx f x 14不存在==→x x f x )(lim 22422)(lim 3=-=→x x f x4 （1）21；（2）13-；（3）4；（4）23x ；（5）12；（6）0；（7）3；（8）1；（9）0；（10）32；（11）14；（12）1.2-5 （1）,1x x →∞→；（2）2,x x →±→∞；（3）1,x x →→+∞；（4）,();,().2x k k Z x k k Z πππ→+∈→∈6 （1）0；（2）0；（3）0；（4）0；（5）35；（6）∞；（7）0；（8）0. 7 （1）269x x ++是比3x +高价的无穷小；（2）等价.8 （1）23；（2）1；（3）2；（4）23；（5）1；（6）1；（7）1；（8；（9）2e ；（10）6e ；（11）2e -；（12）1ee ；（13）3e ；（14）.e习题1.31 在12x =处连续；在1x =处不连续；在2x =处连续. 2 （1）1x =-是第二类间断点，无穷间断点；（2）2x =是第二类间断点，无穷间断点；1x =是第一类间断点，可去间断点；（3）0x =是第一类间断点，跳跃间断点；（4）0x =是第一类间断点，可去间断点.3 （1）[2,7]；（2）(,1),(1,2),(2,)-∞+∞；（3）(,0),(0,5)-∞；（4）(,1),(1,).-∞+∞4 略.复习题11（1）偶函数; （2）偶函数; （3）奇函数.2 （1）43;（2）164-;（3）43;（4）4-;（5）1;（6）2a ;（7）12;（8）1e -;（9）ke -;（10）2;（11）1-;（12）0. 3 0,18.a b == 4 1, 2.a b ==-5 ()1lim 2;x f x +→=()1lim 2;x f x -→=-()1lim x f x →不存在. 6 1a =.7 ln 2c =. 8 略. 9 略习题2.11 （1）正确；（2）正确.2 （1）199200x ；（2（3）72x 3 (1,1).4 11(,)24,14y x =-. 习题2.21 （1）732481x x ++；（2）2cos x ；（3）cos sin x x x -；（4）23x x e +；（5）2ln 22x x +；（6）1xe x+； 2 （1）99200(21)x -；（2）22(41)xxx e ++；（3）3cos(3)x π+；（4）sin 2x -; （5）2(2sin cos )xe x x +；（6）221xx +；（7）22sec 2x ；（8）23csc 3x -. 3 （1）10；（2）9sin(31)x -+.习题2.31 22x e ,ln(1)x +,2ln 2x .2 1.00067.3 （1）(2cos )x x dx +；（2）2sec xdx ；（3）()xxe xe dx +；（4）99200(21)x dx -. 4 0.0033..习题2.41 略.2 （1）8；（2）3；（3）0；（4）2.习题2.51 (,)-∞+∞.2 (,0)-∞单增,(0,)+∞单减.3 e ,0.习题2.61 略.复习题 21 (1)x 4-; (2) 32x -; (3) 332x. 2 2ax b +，b ，a b +，0.3 27.4 096=--y x .5 0=x ，32=x . 6 不可导，因为)1()1(+-'≠'f f . 7 可导.8 (1) 16-x ; (2) 1)(-++b a xb a ; (3) 211x x +;(4) 34x x -; (5) xx x 2153+-; (6) x x 262-;(7) )11(21x x +-;(8) )13(21+x x;(9)b a a +;(10) )(2b a x +-; (11) ])([111-+--+++b a b a x b a x x ab .9 (1) 111232++x x ;（2)1ln +x ;(3))1ln (1+-x n x n ;(4)a x ln 21; (5) 2)1(2--x ;(6) 222)1(55x x +-;(7) 2)2(43x -- ; (8) 21)(n n cx b acnx +--; (9) 2)ln 1(2x x +- ; (10)22)1(42x x x+--.10 (1) x x cos ; (2) 2)cos 1(sin cos 1x x x x ---;(3) x x x tan sec )1(2--; (4) xcos 15+; (5)xxx x x x x x 22sin cos sin sin cos -+-; (6) x x x x x x sin ln cos ln sin ++. 11 0=-+πy x . 12 点)1,0(.13 (1) )541)(1(22x x x +++ ; (2) 34-x ;(3) )161120()45()53(42+++x x x ; (4)23511645x x x ++ ; (5)2)3()2)(4(+++x x x ; (6) 22ax x-; (7) 32)1(1x -; (8)a x x ln )1(22+ ;（9) 222a x x - ; (10) )ln 11(21x x +;(11) )1(1x x -; (12) nx n cos ; (13) x x n n cos sin 1-;(14) n n x nx cos 1-;(15) x n x n n )1cos(sin 1+-; (16) 2sin 2cos 232x x -;(17) 2tan 212x;(18)x x csc sin 1=; (19) x x x 1cos 1sin 2-;(20)x x ln 1; (21) 221ax -; (22) x x n n 1cos sin +;(23) 22)sin (cos x x x x +; (24) a x a x a x a x a cot csc tan (sec 222-. 14 (1)241x -; (2)211x +;(3) 212x +;(4) 2221)1(arccos 11x x xx x --+-- ; (5)242arcsin2x x-; (6) 212x - ; (7) 0.15 (1) x y x y --22 ; (2) ax y ay -; (3) 1-y y; (4) yy xe e -1.16 (1)x e 44; (2))1(ln +a e a x x ;(3) 22x xe --;(4) x e e e x---； (5) a a ax x a ln 1+-;(6) x e x121-;(7) )3sin 33(cos x x e x +--; (8) 2222cos )12(-+-++x x x x e e x ;(9) x e x x 1tan 221sec 1⋅-; (10) 2)(4x x e e -+;（11）)1(ln ln +x e xx ; （12）)3cos 33sin 23sin 2(2x x x x x xe x +--.17 (1) )111(112xx x x x --+-; (2) ])9(39112[)3(312322x x x x x x x x --+-+⋅+--; (3) 221)1(xn x x n +⋅++;(4) )()()()(22112121nn a n a a a x a a x a a x a a x a x a x n -++-+-⋅--- . 18 (1) )]21sin[ln(212x x ++-; (2) )ln 1ln (ln )(ln xx x x +; (3) xx e xx xx xe x x x e xex x ++++⋅+++)1(ln 2)1ln 2(221; (4) xxy -; (5) ])()([)()(x f x x x f e x f e e f e ⋅'+⋅';(6) )1(arcsin 112x f x x '--;(7) ))((1-++'e x e x ex e x e f ;(8) )](cos )(sin [2sin 22x f x f x '-'; (9) 2)1(1x +-. 19 略.20 略. 21 略.22 (1) a a n x ln ; (2) nn x n )1()!1()1(1+---; (3) )2cos(x n +π; (4) n m n x n m m m y -++--=)1)(1()1()( ，特别当m 为正整数时，若n m >时，结果与前相同；n m =，!)(m y n =；n m <，0)(=n y .23 (1) 222)1(22x x +- ;(2) x 1;(3)212arctan 2x x x ++;(4) )23(222x xe x +; (5) 32ya -.24 kt ake --；kt e ak -2；ak -；2ak . 25 略.26 (1)0, 1,- 1; (2)0.09,- 0.1,- 0.01;;(3)0.0099,- 0.01,- 0.0001.27 （1) xdx 6; (2) dx xx21--;(3) dx x 2;(4) dx x x 222)1(1-+; (5) dx x x e x)sin (cos +--; (6) dx xx 221-;(7) dx x a 22-;(8) dx y a xb 22- ;(9) dxx x )1(2332--;(10) dx e e x x )2(22--; (11) dx x 2sec 212; (12) dx ye y-2.28 (1) 99.0; (2) 0017.2 ;(3) 01.0;(4) 05.1;(5) 495.0;(6) 7954.0.29 (1)满足,41=ξ; (2) 满足 ,0=ξ; (3) 满足,2=ξ; (4) 满足,0=ξ.30 (1)满足, a 33=ξ;(2) 满足,2ln 1=ξ; (3)满足,3435-=ξ（或3435+=ξ舍去）. 31 略.32 略 . 33 略.34 (1) 2;(2) 1 ; (3) ∞ ; (4) 0 ;(5) ∞;(6) 0;（7）1 ;（8）0 ;（9）21;（10）e ;（11）1;（12）1.35 (1) )1,(--∞∈x ，y 单调递减；),1(∞+-∈x ，y 单调递增 ; (2) ),(∞+-∞∈x ，y 单调递增;(3) )1,0()1,(⋃--∞∈x ，y 单调递减；),1()0,1(∞+⋃-∈x ，y 单调递增； (4) )0,(-∞∈x ，y 单调递增； ),0(∞+∈x ，y 单调递减； (5) ),0()2,(∞+⋃--∞∈x ，y 单调递增；)0,1()1,2(-⋃--∈x ， y 单调递减；(6) )21,0(∈x ，y 单调递减；),21(∞+∈x ， y 单调递增.36 略. 37 略.38 (1) 极大值70==x y ,极小值32==x y;(2) 极大值11==x y ,极小值11-=-=x y ;(3) 极大值2321==x y ; (4) 极小值00==x y ,极大值224-==e y x ;(5)极小值051===-=x x yy ,极大值32118881==x y ;(6) 极大值32==x y ;(7) 极大值00==x y ,极小值35225453-==x y ; (8) 极小值4273==x y . 39 (1) 极大值01=-=x y,极小值323-==x y; (2) 极大值27437==x y ,极小值03==x y ; (3) 极小值2ln 421-==x y;(4) 极小值222ln 21=-=x y .40 (1) 最小值41=±=x y,最大值132=±=x y ;(2) 最小值00==x y ,最大值5ln 2==x y;(3) 最小值00==x y ,最大值21121===-=x x yy ; (4) 最小值00==x y,最大值64==x y.41 底边长6米,高3米. 42 长18米,宽12米. 43 底半径3150π米,高为底半径2倍.44 12次/日, 6只/次. 45 2小时. 46nx x x n+++ 21.（4）上凹，无拐点.48 (1)水平渐近线0=y ;(2)水平渐近线0=y ;(3) 铅垂渐近线0=x ; (4)水平渐近线1=y ，铅垂渐近线0=x ;(5) 铅垂渐近线1-=x ,水平渐近线0=y ; (6) 斜渐近线x y =; (7) 铅垂渐近线0=x ,斜渐近线x y =; 49 略 .习题3.11 略.2 略.3 略.习题3.21 (1) sin 20(1);42x e dx e πππ<<⎰ 1321(2)4(435)16.x x --<-+<⎰2 (1) 1120(1).xdx x >⎰⎰习题3.31(1) ();f x x '=(2) ()x ϕ'=(3)2()sin 2sin ,x x x x ϕ'=- (0)0.ϕ'= 23cos .ydy x dx e =-3 (1)2; (2)2习题3.42 (1)ln 3arcsin ;x x C -+ (2)522;5x x C ++ (3) 322ln ;3x x e x C ---++1(4)arctan ;x C x -++ (5)1(tan cot );4t t C -++ (6).1ln x x a e C a ++3 1).y =习题3.51 (1)81(23);16x C --++ (2)1cos();t a C ωω-++;C +210(4);2ln10x C + (5);C + (6)21ln 32.4x C --+ 211(7)(13);6x C --++ 21(8);4C -+ ()319;3e x C --+(10);C + ()322(11)ln ;3x C + (12)ln ln ;x C +(13)ln arcsin;2x C + (14)2cot ;C - (15)31sin sin ;3x x C -+(16);C + (17)arctan ;x e C + (18)31tan tan ;3x x C ++(19)(arcsin ;C + (20) 11ln.43xC x++-2 ()()()53222211111;53x x C ---+ ()(22ln 1;C ++()3ln ;C -+ ()14;2C a +()15;2C + ()16arccos ;C x + ())734;x e C ++ (8) ()8.C +;3π(2);16π (3)2;2π-(4)(5) )21; (6)27.144π 4 略5 ()1arccos ;x x C ()[]2ln ln(ln )1;x x C -+()()21322;x x x C e-+++ ()424;C +()5;x x C ++ ()[]65(cos 22sin 2);10xe x x C -++()27tan ln cos ;2x x x x C +-+ ()[]8sin(ln )cos(ln ).2xx x C -+6 (1) 11;22π⎛⎫- ⎪⎝⎭(2) ()12;5x e -(3) 121;e ⎛⎫- ⎪⎝⎭(4) 0;(5)35;128π (6) .2π 习题3.6(1);2π (2) 1; (3) ;π (4) 发散.习题3.7125.3 2 18. 3 1.3 4 12.5 45.86 1ln 2.2-7 128.3839 (1) 256; ()2 ()(318ln 2.+310.2π 11(1);2π (2)2.π12 8.5π(13ln 2.+14 22.a π复习题31 ()3311tan ;ln 33x x x C -++()45272333339912;573a x a x a x x C -+-+()()2231311;3x C -+ ()134ln ;52x C x -++()25ln 3;x x C -+()()6ln 1;x x e C -++()2317(31)(2);5x x C +++()218arctan ;21x x C x ⎛⎫++ ⎪+⎝⎭()9arcsin ;x C - (10) ()102sin 4cos ;22x xx C ++()211;x xe C --+ ()12tan lnsin .x x x C -+2 (1) 251ln 26;22-(2)0; (3) 42arctan 2;- (4) 2;2π- (5) ;π (6) 1;84π-()7;3π- (8) 125;e --(9) 62;e - (10) 22.e - 3 (1)1;2π-(2) 1.4 (1) 1; (2) 1.25 .e6最小值为0.7 690.8 2ln 2.y x x =-9 12.e e +-10 ()12.3π+11 15.2π习题 4.11（1）√;（2）×;（3）×;（4）√. 2（1）!;n （2）11(1);21n n ---（3）1;ln(1)n n +（4）2;1n n -+（5）31(1);!n n n --（6）2.2!n x n 3（1）收敛 1;2（2）发散;（3）收敛4;11（4）发散;（5）发散;（6）发散;（7）发散;（8）收敛35;（9）发散. 4 收敛 5.45 .m习题 4.21（1）收敛;（2）收敛;（3）收敛;（4）发散.2（1）收敛;（2）发散;（3）发散;（4）发散;（5）发散;（6）收敛;（7）收敛;（8）收敛;（9）收敛.3（1）绝对收敛;（2）绝对收敛;（3）条件收敛;（4）发散;（5）条件收敛;（6）绝对收敛;（7）发散;（8）绝对收敛;（9）绝对收敛.习题 4.3 1（1）(-1,1);（2）(-∞,+∞);（3）[-2,2);（4）[-1,1];（5）(-2,2);（6）(-∞,+∞);（7）{0};（8）[-1,1];（9）[-34,32). 2 (1)21,(1)x -()1,1;x ∈-(2)11ln ,21xx+- ()1,1;x ∈- (3)(1)ln(1),x x x --+[)1,1.x ∈- 习题 4.41201(1),!nn x n ∞=∑(),;x ∈-∞+∞()202(1),nnn x ∞=-∑()1,1;x ∈-()201(1)43,2(2)!n n nn x n ∞=-⋅∑(),;x ∈-∞+∞()21211(1)4,2(21)!n n n n x n ∞--=--∑(),;x ∈-∞+∞()11(1)5,2n n nn x n -∞=-∑(]2,2;x ∈-()06(1)(1),nnn n x ∞=-+∑()1,1;x ∈-()01(1)72,52n n nn n x ∞=⎡⎤--⎢⎥⎣⎦∑11,;22x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭ ()210(1)8,(21)(21)!nn n x n n ∞+=-++∑(),.x ∈-∞+∞ 2 ()110111(4),23nn n n x ∞++=⎛⎫-+ ⎪⎝⎭∑()6,2;x ∈--（2）()20(1)(1)2(1).3n n n n n x ∞+=-+-∑ 3（1）0.156;（2）1.099;（3）3.003;（4）0.946.习题 4.5 1（1）相等;（2）0 , 0 , 2 , n n 2)1(1+-;（3）π , []1)1(22--nn π, 0. 2（1）14sin(21)(),21n An xf x n π∞=-=-∑(),,;x x k k Z π-∞<<+∞≠∈（2）132sin(21)(),221n n x f x n ππ∞=-=+-∑ (),,;x x k k Z π-∞<<+∞≠∈ （3）212cos(21)sin ()(1),4(21)n n n x nx f x n n ππ∞=⎡⎤-=-++-⎢⎥-⎣⎦∑ (),,;x x k k Z π-∞<<+∞≠∈（4）214cos(21)(),2(21)n n xf x n ππ∞=-=--∑ ();x -∞<<+∞ （5）214cos(21)(),2(21)n n xf x n ππ∞=-=+-∑ ();x -∞<<+∞ （6）1233()(1)sin ,n n f x nx n n ππ∞=+⎡⎤=+-⎢⎥⎣⎦∑ (),,;x x k k Z π-∞<<+∞≠∈ （7）21(1)()sin ,19n n nf x nx nπ∞=-=-∑ (),,;x x k k Z π-∞<<+∞≠∈ （8）18(1)()2sin(21),21n n f x n x n π∞=-=+--∑1,(),.2x x k k Z π⎛⎫-∞<<+∞≠+∈ ⎪⎝⎭习题 4.61（1）2214sin2(1)2()[]sin ,2n n n n xf x n n ππππ∞=-=-∑ (),2,;x x k k Z -∞<<+∞≠∈ （2）11(1)()8sin ,2n n nxf x n -∞=-=⋅∑ (),2,;x x k k Z π-∞<<+∞≠∈(3) 2211cos 2(21)sin 2()[(1)],4(21)n n n x n x f x n n ππππ∞=-=-+--∑ ⎪⎭⎫⎝⎛∈+≠+∞<<∞-Z k k x x ,212,; （4）nx nn nx f n n2cos ]2sin)1([11613)(12∑∞=--+=πππ,⎪⎭⎫⎝⎛∈+≠+∞<<∞-Z k k x x ,4)12(,π; 2 ∑∞=--+=1234cos 141232sin 2)(n t n n E t E Ex f ππππ, ()+∞<<∞-x ; 3 ∑∞=---=12sin )1(41)(n n x n n x f ππ, ()22<<-x ; 4 x n n x f n )12sin(121)(1--=∑∞= ()0,≠<<-x x ππ, （1）2π=x ,（2）3π=x ; 5 ∑∞=--+--=1332sin ])1(1)1(34[)(n n n x n n n x f πππ, )210(<<x ; ∑∞=+-+=12122cos )1(11211)(n n nx n x f π, )210(≤≤x . 习题 4.71 ()∑∞+≠-∞=+=024sin4)(n n x n i e nn ee xf πππ. 复习题41 （1）×;（2）√;（3）√;（4）√;（5）×.2 （1）A;（2）C;（3）B;（4）B;（5）C.3 （1）收敛;（2）收敛;（3）绝对收敛;（4）发散;（5）当10≤<a 时，发散；当1>a 时收敛;（6）收敛;（7）收敛;（8）收敛;（9）发散;（10）发散;（11）收敛;（12）发散.4 （1）x x x x -+-+arctan 2111ln 41 , ()1,1-∈x ;（2）3)1(2x -, ()1,1-∈x ; 5 （1）∑∞=0!)(ln n nn x n a , ()+∞∞-∈,x ;（2）∑∞=121n n n x n , [)2,2-∈x ;（3）∑∞=-+12)!2(4)1(1n nn n x n ,()+∞∞-∈,x ;（4）∑∞=+++-+111)1()1(n n n x n n x ,(]1,1-∈x ;（5）∑∞=-⋅⋅⋅+12!)21(23211n n x n n ()1,1-∈x ; （6）∑∞=+-+-01])1(31[41n nn n x ,()1,1-∈x .6 （1）∑∞=--0)2(2)1(21n nn n x , ()4,0∈x ;（2）∑∞=---11)1(2)1(n n nn x n , ()+∞∞-∈,x . 7 （1）1.3956;（2）0.9848;（3）1.9991;（4）0.4940.8 （1）∑∞=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=12sin )1()12()12cos(343)(n n n nx n x n x f ππ , ()Z k k x x ∈+≠+∞<<∞-,)12(,π;（2）nx n n x f n n sin 52)1(52)(1∑∞=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=ππ, ()Z k k x x ∈≠+∞<<∞-,,π; （3）∑∞=--+-=112)12(2sin 123)(n n x n x f π, ⎪⎭⎫⎝⎛∈≠+∞<<∞-Z k k x x ,2,;（4）∑∞=---=122)12(2)12(cos223)(n n x n x f ππ, ()+∞<<∞-x . 9 ∑∞=--=12sin 2)1(2)(n n nx n Ax f π, )2,0(ππ≠≤≤x x ; x n n A A x f n n )12cos(12)1(22)(11---+=∑∞=-π, )2,0(ππ≠≤<x x . 10 ()x n i x n n e n ix f )12(021)12()1(2)(--∞≠-∞=-∑---=π. 习题 5.11（1）一阶；（2）二阶；（3）一阶；（4）二阶.2（1）是；（2）否；（3）否；（4）是. 4 2'y x =. 52dp pk dT T=，其中k 为比例常数. 习题 5.21（1）是；（2）否；（3）否；（4）是；（5）否. 2（1）arcsin arcsin y x C -=；（2）cos xy Ce -=；（3）ln x y e C =-+；（4）Cxy e =；（5）441y x =-；（6）2y x =；（7）21ln 11xy -+=；（8）22y x =;（9）sin ;yCx x= （10） 2yx y Ce =.3 6xy =.4 10102ln 25050t t es ⋅==⋅5 )39/()31000()(33t t t y +⋅= ,500)6(=y （尾）.习题5.31（1）2321x y Ce=-；（2）2211()22xy Ce x x =-++；（3）2121x y Ce =-；（4）()xy e x C -=+；（5）sin ()xy ex C -=+；（6）1(cos )y x C x=-+. 2（1）x a e e ab y x -+=；（2）3(21)y x x -=-；（3）.cos x y x=3 3(1).xy e x =--4 2.a x Cy y=±习题 5.41（1）412;12x y C x C =++ （2）21214x y e C x C =++；（3）212()2xx y x C e C =-+++；（4）12ln y C x C =+；（5）1121C xC y C e -=；（6）12arcsin().x y C C =±++2（1）y =；（2）4(1).2xy =+3 3 1.62x xy =++ 4 23.ty e =-+习题 5.51（2）（3）（6）线性相关,（1）（4）（5）（7）（8）线性无关.习题 5.61（1）312xxy C eC e--=+；（2）2212xxy C e C e =+；（3）212xy C C e =+；（4）212()x y C C x e =+；（5）12cos 2sin 2y C x C x =+；（6）512()xy C C x e -=+；（7）12()xy e C C -=+；（8）1212(cossin ).22x y e C x C x -=+ 2（1）342xxy e e =+；（2）/2(2)x y x e -=+；（3）4xx y ee -=-；（4）23sin 5.xy e x -=3 6sin 2.ts e t -=习题 5.71（1）221211()23xxxy C e C e x x e -=++-；（2）2212(cos sin )2x x x e y C e C e x x =+-+；（3）341215xx x y C eC e e -=++；（4）12cos sin 2(1)xy C x C x x e =++-；（5）12cos sin 2cos y C x C x x x =+-；（6）2212142(cos 2sin 2)()525125xxy e C x C x x x e =+++-；（7）2312(cos 25sin 2).52xxxe y C eC e x x -=+-+2 22cos 2sin 2cos 4.33s t t t =-- 提示：取平衡位置o 为原点，s 轴的正向向下，由牛顿第二定律，物体的运动满足微分方程⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==+-===2,04cos 400200500022t t dt ds s t s dtsd 复习题 51（1）2y x C -=；（2）0ln 33=+x y ；（3）cos sin x y C =；（4）12()xy C C x e-=+；（5）21y x =+；（6）2().y x Ax Bx C =++2（1）A;（2）D;（3）A;（4）C;（5）C;（6）B;（7）A;（8）C;（9）B;（10）B;（11）A （12）C.3（1）21x y Ce =-；（2）6313xx y Cee =-；（3）12()x y e C C -=+；（4）3121(1)4x x x y C e C e x e -=+-+；（5）21268()cos sin .2525xy C C x e x x =++-4（1）24y x =；（2）cos x y x =；（3）(42)xy x e -=+；（4）45511.16416x y e x =-+5 1.xy ex -=+-6 2.4分.7 (1）0.1452017tH e-=+；（2）变为20℃；（3）当日7时36分.习题 6.11（1）133-s ; （2）21+s ; （3）1332+s s ; （4）222+s ; （5）1642+s ; （6）)2(2--s s .2（1）t t u t u sin )]()([π--, 11)]([2++=-s e t f L sπ.（2）)()2(2t u t u --, s e t f L s 12)]([2-=-.（3）)2()1(---t u t u , se e tf L ss 2)]([---=.（4）)()cos ()(cos π-⋅--⋅t u t t t u t , ⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++=-111)]([222s s s se s s tf L s ππ. 3 略4（1） +-+-+=)2()1()()(t u t u t u t f ;（2）[] +-+--⋅=)2()()()(T t u T t u E t u t TEt f ; （3）[] --+--=)2(2)(2)()(b t u b t u t u A t f ;（4） +--+--+=)2sin()2(2)sin()(2sin )()(ππππt t u t t u t t u t f .习题 6.21（1）s -11;（2）)1(31+s ; （3）9124-s ; （4）253382++-s s s ; （5）224s s+; （6）32269s s s +-; （7）1722+-s s; （8）3)7(2-s ; （9）22)9(6+-s s ; 2（1）)100(2002+s s ;（2）362+-s s ;（3）ss s s 223ππ+-;（4）33222+-⋅s s ; （5）443127223+-++-s s s e t;（6）222)4(82+-s s ;（7）9)2(22+--s s ;（8）)25)(1(153222+++s s s ; （9）323)4(242+-s s s ; （10）s s 1arctan 1或⎪⎭⎫ ⎝⎛-s s arctan 21π ;（11）22]9)2[(126+++s s ; （12）⎪⎭⎫ ⎝⎛+++--s ss s e s s ππ222111. 3（1）23)(+=s t y ;（2）)1)(4(1)(2++=s s s t y ;（3）)()(222ωω+=s s t y ;（4）22)(ωω+=s t y .43+s s. 习题 6.31（1）te 2;（2）2321te -;（3）t 5cos 2;（4）t 23sin 31;（5）t t 4sin 454cos 3-;（6）4322416121t t t t -+-;（7）t t 3sin 33;（8）t e t cos 2-;（9）t t e e 2346---. 2（1）t t e e 352123---;（2）tt t e te e --+412141;（3）t e t 23cos 121-+; （4）()t e t t 2212283-++-;（5）t t 52sin 54110sin 1023-;（6）t t e t sin cos 22+-;（7）tte 21+;（8）t t e e 22121--+-; （9）)2cos 42sin 3()2sin 32cos 4(2t t e t t e tt-++-.习题 6.41（1）t e t t y 44343)(--+=;（2）t e t t y )1()(+=;（3）)cos sin 1(21)(t t t y --=; （4）tte e t y 2342)(-+=;（5）t t t t y 24cos 34sin )(++-=; （6）t t t e e e t y 237431)(-+=-. 2（1）⎪⎩⎪⎨⎧==t t e t y e t x )()(;（2）⎪⎩⎪⎨⎧==--te t y t e t x ttcos )(sin )(.3（1）)1(4)(5tet i --=;（2）)(5)(53t t e e t i ---=;（3）)5sin 5cos (25)(5t t e t i t+-=-. 4 )4(51)(221tt e e t y -+=.5 As s W ρ=)(.复习题61（1）√;（2）×;（3）×;（4）×;（5）√;（6）×.2（1）拉氏, 象, 拉氏逆 , 原象;（2）)(s sF ,)(2s F s ;（3）)(λ-s F , )(a t f -. 3（1）15962+++s s ;（2）13612++-s s s ;（3）⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+--s ss e s s ππ2222211121;（4）3)3(2-s s . 4（1）⎪⎭⎫ ⎝⎛+3221t t e t;（2）)cos (sin 21t t t +;（3）)3sin 23cos 3(t t e t +-; （4）te t t -+22sin 222cos ;（5）t t e e ---242（6）tt t te e e 2223-+-.5（1）)cos 1()(t e t y t-=-;（2）t t t y 2cos sin 2)(--=;（3）t t t y 3sin 61)(=; （4）t tte ee t y 3232)(+-=.6（1）⎪⎩⎪⎨⎧+-=--=----tt tt ee t y e e t x 22242)(23)(;（2）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==tt y t t x 2sin 53)(2cos 51)(.7 RCte RE t i -=)(.8 RCsRCss W +=1)( , )()(T t u e e t u RC Tt RC t R --=--.习题7.11（1）平面平行z 轴；（2）平面过点⎪⎭⎫ ⎝⎛0,38,0且平行于xoz 平面；（3）平面过y 轴；（4）过坐标原点. 2 (0,6,0). 3 表示球心在⎪⎭⎫⎝⎛21,0,21，半径为1的球面. 4（1）012382648333222=++--++z y x z y x ；（2）0112622=++--z y x z .5. （1）14)2()3()1(222=++-+-z y x ;（2）0222=-++z y x .习题 7.21 1，),(2y x f t . 2 yyxy x f +-=11),(2. 3 （1）{}012),(2>+-=x y y x D ;（2）{}0,0),(>->+=y x y x y x D（3） ⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤+=1),(2222b y a x y x D ; （4）⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤=1),(x y y x D . 4 （1）6π ；（2）41-；（3）0；（4）0. 5 略.6（1）{}02),(2=-=x y y x D ;（2）πk x =或πk y =（k 为整数）.习题7.31（1）;,12yxx y z y y x z -=∂∂+=∂∂ （2）;)(12,)(112222y x yy z y x x z -+-=∂∂-+=∂∂（3）;)cos()()sin(,)cos()()sin(y x y x y x yzy x y x y x x z-+--=∂∂-++-=∂∂（4） ;)ln(21,)ln(21xy y y z xy x x z =∂∂=∂∂ 2 1.3（1）;812,16,812222222222x y y z xy y x z y x x z -=∂∂-=∂∂∂-=∂∂ （2）.)1(,)ln 1(,ln 22212222---=∂∂+=∂∂∂=∂∂x x x y x x yz y x y y x z y y x z 习题7.41 （1）;sin cos ydy e ydx e dz xx-= （2） ;)11()1(2dy yx dx y y dz -++= （3）;)(1dy dx xye x dz x y--= （4）.)()(2322xdy ydx y x x dz -+-=2 .125.0,119.0-=-=∆dz z习题7.51).cos (sin )cos (sin 2sin ),sin (cos 2sin 2333332y y x y y y x yz y y y x x z +++-=∂∂-=∂∂ 2 .cot )sin ln(2,)sin ln(2223222y yx y x y x y z y x y x y x x z +-=∂∂+=∂∂ 3 ).6(cos 22sin 3t t e t t -- 4.)43(1)21(6232t t t t ---5 z y z x f f y z f f x z '+'=∂∂'+'=∂∂1,1 6 .2cos 2xyy e y x--习题7.61 极大值 (3,2)33f -=, 极小值 .3)0,1(-=f2 极大值 41)21,21(=z . 3 ),(y x 达最大时，总产量为10；max 64;80;(6,4)500.x y p L L =====、4 应做成棱长为3V 的正方体时用料最省.5 当矩形的边长为32p 及 3p时，绕短边旋转所得圆柱体的体积最大. 复习题71 （1）;22≤≤->x y x 且（2）;51)(,)(,1)(,1)(d c b a 无定义 (3) ;1)(,0)(,0)(,0)(2kk d c b a +（4）;21（5）;12)(,3)(,2)(c b a （6）);(31dy dx + （7）;)3()3(222x x e x x x+-+（8）.0),(;0),(),()],([000000200<''<''''-''y x f y x f y x f y x f xx yy xx xy2 （1）不正确；（2）正确；（3）不正确；（4）正确;（5）不正确；（6）在一般情况下，不连续不行.3 ;)1(B ;)2(C ;)3(D ;)4(A ;)5(A ;)6(B ;)7(A .)8(C4 极小值为.1)1,1(-=z5 .52=d习题8.11 23))DDx y d x y d σσ+≤+⎰⎰⎰⎰（（.2 (1) 28I ≤≤；（2）36100I ππ≤≤；（3）02I ≤≤.习题8.21 (1)763；(2) 655；(3) 9；(4) 83；(5) 2e -；(6) 18.2 (1) 4(1)e π-；(2)2ln 214π-；(3) 2364π；(4) 439π-. 习题8.31 (1)163；(2) 83.2 (1) 196π；(2)321)3π. 复习题81 (1) 0; (2) 100π; (3)10(,)ydy f x y dx ⎰; (4) 211(,)yy dy f x y dx -⎰⎰;(5)223cos 04()d f r rdr πθπθ⎰⎰; (6) 0.2 (1) A ; (2) B ; (3) D ; (4) C ; (5) A .3 (1) 2- ; (2)458 ; (3) 11(1)2e-; (4) 94.4 (1) 34π; (2) 26π-; (3) 264π .592. 6 16.习题8.11 （1）4;（2）0；（3）18；（4）-40.2 （1）8;（2）136;3 （1）14;（2）0;（3）120;（4）1;（5）abcde; (6) 1.4 （1）1213x x =-⎧⎨=⎩; （2）123213x x x =⎧⎪=⎨⎪=⎩.5 略.习题8.21 1,2x y =-=-.2（1）304751--⎛⎫ ⎪---⎝⎭; （2）013411⎛⎫⎪- ⎪⎪⎝⎭. 3 （1）242436-⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪-⎝⎭; （2）3145⎛⎫ ⎪⎝⎭;（3）234355004⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭039449198⎛⎫ ⎪-⎝⎭;（4）234355004⎛⎫⎪⎪ ⎪⎝⎭. 4 三公司生产成本最少. 5 略.习题8.31（1）是; （2）不是; （3）不是; （4）是.2（1）100220105500111-⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪⎝⎭; （2）110000100001-⎛⎫⎪ ⎪ ⎪⎝⎭;（3）1001010100100000⎛⎫ ⎪-⎪⎪ ⎪⎝⎭;（4）1010010000010000⎛⎫⎪⎪⎪ ⎪⎝⎭. 3 略.习题8.41（1）3; （2）2 ; （3）3 ; （4）3. 2 有可能存在r 阶子式为零.习题8.51（1）2A =; （2）*111022113A -⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪--⎝⎭; （3）1111222011113222A -⎛⎫-⎪ ⎪=- ⎪ ⎪-- ⎪⎝⎭. 2 （1）23112-⎛⎫ ⎪ ⎪-⎝⎭; （2）10010021003⎛⎫ ⎪⎪⎪- ⎪⎪ ⎪⎝⎭;（3）1210121002⎛⎫ ⎪ ⎪-- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭; （4）1324411122201⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪--⎪ ⎪- ⎪ ⎪⎝⎭. 3（1）020.615 1.8110.4X ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭; （2）50291911X -⎛⎫= ⎪-⎝⎭.4 略.习题8.61（1）1211558855001001x c c ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪=+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭; （2）x O =（零解）.2（1）121133*********x c c --⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪=++ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭; （2）523101x c -⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪=-+ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 3 123,,P P P 分别组装2万只、1万只、3万只.4 略.复习题81 （1）()ab b c -; （2）51.2 413a -<<.3 （1）0;（2）3142531524a a a a a -;（3）()22na b -;（4）()()()1221n n i i b a b a b a b b a b =⎡⎤---+⎢⎥-⎣⎦∑.4 （1）220206372-⎛⎫ ⎪-- ⎪ ⎪-⎝⎭;（2）157524348⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭;（3）25105389710⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭; （4）0710********⎛⎫ ⎪⎪ ⎪⎝⎭.5 证明略.6 （1）26101333545--⎛⎫ ⎪⎪ ⎪-⎝⎭; （2）略. 7（1）d b ad bcad bc c a ad bcad bc -⎛⎫ ⎪--⎪- ⎪⎪--⎝⎭; （2）121012001-⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪⎝⎭;（3）3500120000230034-⎛⎫⎪- ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭（4）2262617175201310214153--⎛⎫ ⎪--⎪ ⎪--- ⎪--⎝⎭. 8（1）1; （2）2; （3）3; （4）2.9 （1）121x ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭; （2）511201x c ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪=-+- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭; （3）12221010102001x c c -⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪=++ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭（4）12311411010001x c c --⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪=++ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭;（5）12374130100602100100001x c c c ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪=+++- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭（6）212x⎛⎫⎪= ⎪⎪-⎝⎭;（7）x O=（零解）; （8）128 1.50050.51001x c c--⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪=+⎪ ⎪⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.10（1）唯一解 ; （2）无解.11 生产过程中的消耗依次为：613元，2169元，974元，1450元.12 总收入分别为824万、853万、800万；总利润分别为193万、201万、188万.13 分别取30kg，20kg，50kg.14 价格因素首先考虑.。

高等数学课后答案第八章习题详细解答

习题 8-11．设有一个面薄板（不计其厚度），占有xOy 面上的闭区域D ，薄板上分布有面密度为(,)x y μμ=的电荷，且(,)x y μ在D 上连续，试用二重积分表达该板上的全部电荷Q ．解用一组曲线将D 分成n 个小闭区域i σ∆，其面积也记为(1,2,,)i i n σ∆= .任取一点(,)i i i ξησ∈∆,则i σ∆上分布的电量(,)i i i Q μξησ∆≈∆.通过求和、取极限，便得到该板上的全部电荷为1lim (,)(,)d ,ni i i i DQ x y λμξησμσ→==∆=∑⎰⎰其中1max{i i nλσ≤≤=∆的直径}．2. 设12231()d D I x y σ=+⎰⎰其中1{(,)11,22}D x y x y =-≤≤-≤≤；又22232()d D I x y σ=+⎰⎰其中2{(,)01,02}D x y x y =≤≤≤≤．试利用二重积分的几何意义说明1I 与2I 之间的关系．解由二重积分的几何意义知，1I 表示底为1D 、顶为曲面223()z x y =+的曲顶柱体1Ω的体积；2I 表示底为2D 、顶为曲面223()z x y =+的曲顶柱体2Ω的体积．由于位于1D 上方的曲面223()z x y =+关于yOz 面和zOx 面均对称，故yOz 面和zOx 面将1Ω分成四个等积的部分，其中位于第一卦限的部分即为2Ω．由此可知124I I =．3. 利用二重积分定义证明： (1) d ()DD σσσ=⎰⎰其中为的面积；(2) (,)d (,)d ()DDkf x y k f x y k σσ=⎰⎰⎰⎰其中为常数；(3)12(,)d (,)d (,)d ,DD D f x y f x y f x y σσσ=+⎰⎰⎰⎰⎰⎰其中12D D D= ，1D 、2D 为两个无公共内点的闭区域.证 (1) 由于被积函数(,)1f x y ≡，故由二重积分定义得11d lim (,)lim lim .nniiii i i Df λλλσξησσσσ→→→===∆=∆==∑∑⎰⎰(2) 011(,)d lim (,)lim (,)(,)d .nni i i i i i i i DDkf x y kf k f k f x y λλσξησξησσ→→===∆=∆=∑∑⎰⎰⎰⎰(3) 因为函数(,)f x y 在闭区域D 上可积，故不论把D 怎样分割，积分和的极限总是不变的，因此在分割D 时，可以使1D 和2D 的公共边界永远是一条分割线。

高等数学第8章答案

高等数学院系_______学号________班级_______姓名__________得分______题号选择题填空题计算题证明题其它题型总分题分 20 20 20 20 20 核分人得分复查人一、选择题（共 20 小题，20 分）1、C2、(B)3、C4、A5、答：C 10分6、B7、(A)8、(C)9、(C) 10、C 11、B 12、(C) 13、C 14、D 15、(A) 16、C17、答：(B) 18、C 19、A 20、(D)二、填空题（共 20 小题，20 分）1、f z x y z x y(,ln ,)(ln )= 10分2、[]1222z xyyz x dx xz y dy --+-()() 10分 3、04、x y +≥110分5、2210x y z +++=6、（2，1）7、-48、答：-ln 2 10分 9、答：arctan14=π。

10分10、-16xy （10分） 11、1312、122y yx -13、[]sinh()sin()(d d )xy xy y x x y -+ （10分）14、15215、x x 242-（10分）16、π4（10分）17、3018、答：e e2。

10分 19、答：y 轴上的所有点。

10分20、2（10分）三、计算题（共 20 小题，20 分）1、z x x (,)arctan 02=d d (,)x z x x x0214=+ （8分）∂∂z xx y ===101（10分）2、ln ln u yz x =（4分）d d ln d ln d u u yzxx z x y y x z =++ （8分） []d d ln (d d )u x yz x x x z y y z yz =++-1（10分）3、由z f u =()可得，∂∂∂∂∂∂∂∂z x f u ux z y f u uy='='()() (3分)在方程u u p t t yx=+⎰ϕ()()d 两边分别对x , y 求偏导数，得∂∂ϕ∂∂∂∂ϕ∂∂u x u uxp x u y u uyp y =+=-''()()()() 所以∂∂ϕ∂∂ϕu x p x x u y p y x =-=--()()()()''11 (8分)p y z x p x z y()()∂∂∂∂+=0(10分)4、{}n =±-=±=±=35435212452,,,cos ,cos ,cos αβγ(4分)∂∂∂∂ux x y u yx(,,)(,,)(,,)(,,)()0110110110112870=-+==-=∂∂u z(,,)0111=所以⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯+⨯+⨯±=∂∂25412102537n u =±1752 (10分) 5、由⎪⎩⎪⎨⎧=+-==-+=03306332x y z y x z yx ，得D 内驻点（1，1）且 z (,)1112=- 3分在边界x =0上，()z y y 1232302=-+≤≤'=-≤==-z y z z 111300323,(),() 在边界x =2上，z y y y 22326102=-+-≤≤()'=-+≥=-=z y z z 2223600125,(),()在边界y =0上，()z x x x 336302=-+≤≤'=-=z x 32360 得驻点x =2()z z z 33303212342(),(),==-=-在边界y =2上，)20(334≤≤-=x x z'=≥=-=z x z z 4244300325,(),()8分比较后可知，函数z 在点(,)02处取最小值z (,)023=- 在点(,)22处取最大值z (,)225=。

高等数学李伟版课后习题答案第八章.

习题8—1（A）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）一个点集的内点一定属于，其外点一定不属于，其边界点一定不属于，其聚点一定属于；（2）开集的所有点都是其内点，开集也称为开区域；（3）一个有界集一定能包含在以坐标原点为圆心，适当长的线段为半径的圆内；（4）考查二元函数的定义域时，应从两方面去考虑：用解析式表达的函数要考虑使该解析式有意义的所对应的点的集合（自然定义域）．对有实际意义的函数还应该从自然定义域中找出使实际问题有意义的点集；（5）当沿某一条曲线趋于时，函数的极限存在，并不能说明极限存在，但如果当沿某一条使函数有定义的曲线趋于时，函数的极限不存在，则一定不存在；（6）为说明极限不存在，通常也采取用当沿两条不同曲线趋于时，函数的极限不相等的方法；（7）如果函数在点连续，点必须是函数定义域的内点；（8）若是二元函数的间断点，那么一定不存在．答：（1）前两者都正确，这是根据内点、外点的定义；后两者都不正确，无论是边界点还是聚点它们都可以是的点，也可以是非的点，如当是闭集是，的边界点是的点当是开集时的边界点就不是的点；又如点是集合的聚点，但是它不是的点．（2）前者正确，这是有开集定义决定的；后者不正确，连通的开集才是开区域，不连通的开集不是开区域，如是开集，但是不是开区域．（3）正确，这就是有界集的定义．（4）正确，求多元函数的自然定义域如同一元函数的定义域，要从以下几个方面考虑：①分式中分母不能为零，②开偶次方底数要大于等于零，③对数中真数要于零，④、中要求，⑤若干个式子的四则运算中，取每个式子有意义的交集，等等．（5）两者都正确，如：不存在，但是沿取极限时值为1；后者是由极限的定义决定．（6）正确，这是证明多元函数极限不存在的基本方法，它源于在中，是以（定义域内的）任意方式实现的．（7）不正确．如：在点连续，但是点不是函数定义域的内点．（8）不正确．如：点是函数的间断点，但是极限．2．判定下列平面点集中哪些是开集、闭集、区域、有界集、无界集？并分别指出它们的聚点所组成的集合（称为导集，用表示）和边界：（1）；（2）；（3）；（4）．解：（1）是有界闭区域，其导集，其边界．（2）是非开非闭的有界区域，其导集，其边界．（3）是无界区域，其导集，．（4）是有界开集（不是区域），其导集，其边界．3．设函数，求，．解：，．4．设函数，求．解：．5．设函数，已知时，，求及的表达式．解：由时，，有，即，所以；而．6．设函数，求的表达式．解：（方法1）因为，所以．（方法2）令，则，于是，所以．7．求下列各函数的定义域，并作定义域草图：（1）；（2）；（3）；（4）．解：（1）由且，得定义域．（2）由及，有，得定义域．（3）由，有，得定义域．（4）由，有，或，得定义域．8．求下列极限：（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）．解：（1）．（2）．（3）．（4）因为有界，而，所以．（5）．（6）．9．证明下列极限不存在：（1）；（2）．证明：（1）沿取极限，则，当取不同值时，该极限值不同，所以极限不存在．（2）先沿取极限，则；再沿取极限，则，由于沿两种不同方式取极限其极限值不同，所以极限不存在．10．找出下列函数的间断点的集合：（1）；（2）；（3）．解：三个函数都是初等函数，找间断点只需找函数无定义的点，并且这些点又是定义域的聚点．（1）函数只在点无定义，且是定义域的聚点，所以断点的集合．（2）函数在圆周上无定义，且圆周上的点都是定义域的聚点，所以断点的集合．（3）函数的定义域，函数在及上无定义，这些点中只有，及（）是定义域的聚点，所以断点的集合．习题8—1（B）1．某厂家生产的一种产品在甲、乙两个市场销售，销售价格分别为（单位：元），两个市场的销售量各自是销售价格的均匀递减函数，当售价为10元时，销售量分别为2400、850件，当售价为12元时，销售量分别为2000、700件．如果生产该产品的成本函数是，试用表示该厂生产此产品的利润．解：根据已知，设，由时，；时，，有得，于是．由时，；时，，有得，于是．两个市场销售该产品的收入为，该产品的成本．根据利润等于收入减去成本，得．2．设函数求函数值．解：当时，则，于是；当时，则，于是．3．求函数的定义域．解：由，有且，即且，或写作且；或且，即且，或写作且，所以定义域．4．求下列极限：（1）；（2）；（3）；（4）．解：（1）令，则当时，，所以．或者：因为时，与是等价无穷小，所以．（2）．（3）令，则当时，（其中在区间内任意变化），所以．（4）因为，而，，根据“夹逼准则”得．5．证明极限不存在.证明：先沿取极限，，再取极限，，由于沿两种不同方式取极限其极限值不同，所以极限不存在．6．讨论函数的连续性．解：当时，是连续函数．当时，满足的点是轴上点或轴上点，对轴上点，极限，这些点是函数的连续点．对轴上点（除去），当时，极限不存在（极限不是零，震荡），所以这些点是间断点．综上，函数在点（）处不连续，其余点处都连续．习题8—2（A）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）极限既是的一元函数在点处的导数，也是二元函数在点处对变量的偏导数；（2）二元函数在某一点处连续是在这点偏导数存在的必要条件；（3）二元函数的两个二阶混合偏导数与只要存在就一定相等．答：（1）正确，这是根据导数与偏导数的定义．（2）不正确，例如函数在点处连续，但是都不存在．事实上：因为不存在，所以不存在；由变量的对称性得，也不存在．（3）不正确．还需要与连续，否则它们不一定相等，如函数在点处，，从而．事实上，，特别，，特别，，．2．求下列函数对各个自变量的一阶偏导数：（1）（）；（2）；（3）；（4）；（5）（）；（6）；（7）；（8）；（9）；（10）．解：（1）将函数改写为，则，．（2），．（3），．（4），．（5），．（6），．（7），．（8），由变量的对称性，得．（9），，．（10），，．3．求下列函数在指定点的偏导数：（1）设，求及；（2）设，求及．解：（1）在时，将函数改写为，则，，．（2）因为，所以，因为，所以．4．求曲线在点处的切线与轴正向的夹角．解：，，用表示曲线在点处的切线与轴正向的夹角，则，所以．5．求下列函数的高阶偏导数：（1）设，求，，和；（2）设，求，和；（3）设，求，和．解：（1），，，，，，．（2），，，，，．（3），，，，．6．设函数，求，和．解：因为，则，因为，则，．7．设函数，证明．证明：因为，所以．8．设函数，证明．证明：因为，所以．9．设函数，证明．证明：因为，，，，，，所以．10．若函数都可导，设，证明．证明：因为，，，所以．习题8—2（B）1．设一种商品的需求量是其价格及某相关商品价格的函数，如果该函数存在偏导数，称为需求对价格的弹性、为需求对价格的交叉弹性．如果某种数码相机的销售量与其价格及彩色喷墨打印机的价格有关，为，当，时，求需求对价格的弹性、需求对价格的交叉弹性．解：由，，有，，当，时，需求对价格的弹性：，需求对价格的交叉弹性：．2．已知满足，证明．证明：由，有，由，有，由，有，得．3．设函数，证明．证明：将函数改写为，则，，由变量的对称性，有，，所以．4．设函数满足，且，，求．解：由，两边同时对求不定积分，有，用代入该式，有，根据条件，得，于是．上式两边同时再对求不定积分，有，由条件，得，所以．5．设函数，求及．解：，（或由变量的对称性求得）．6．设函数证明在点处的两个偏导数都不存在．证明：因为极限不存在，极限不存在，所以在点处的两个偏导数都不存在．习题8—3（A）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）称函数在可微分，如果在这一点函数的两个偏导数都存在，并且，其中为函数在点的全增量，；（2）函数在一点可微分，它在这点必连续；（3）函数在一点可微分的充分必要条件是，在这点的偏导数都存在；（4）函数在一点的偏导数连续，能保证在这点附近曲面可以用平面来近似替代，其中．答：（1）正确，可微的必要条件是两个偏导数存在，且，再根据，有，即．，这就是函数可微的定义．（2）正确，事实上，由可微，根据定义有，于是，这表明函数在该点连续．（3）不正确，偏导数存在仅仅是可微的必要条件，而不是可微的充分条件，如函数在两个偏导数都存在且等于零（习题8-2（B）5），但是函数在不可微．事实上，若可微，则，但是不存在（分别沿、取极限，其值为0及），这与矛盾，所以函数在不可微．函数可微的充分条件是偏导数在该点连续．（4）正确，若记，则，由此得，这表明在点附近曲面可以用平面来近似替代，这就是所谓的局部线性化．2．求下列函数的全微分：（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）．解：（1）因为，，所以．（2）因为，，所以．（3）因为，，所以．（4）因为，，所以（5）因为，，，所以．（6）因为，，，所以．3．当，时，求函数的全微分和局部线性化．解：因为，，，，所以，而，．4．当，，，时，求函数的全增量及全微分．解：，，，，当，，，时：全增量，全微分．习题8—3（B）1．一个圆柱形构件受压后发生形变，它的半径由cm增加到cm，高由cm减少到cm，求此构件体积变化的近似值．解：设构件的高为、底半径为、体积为，则．，，于是，当时，(，即体积大约减少了628 (．2．计算的近似值．解：考虑函数，取，而，，、、，则．3．设函数在点的某个邻域内可微，且，其中，求函数在点处的全微分及局部线性化．解：在中，令，得．在点考虑函数的全增量：，（其中）根据全微分的定义，有，并且得．．4．设函数在点处讨论偏导数的存在性、偏导数的连续性以及函数的可微性．解：因为，，所以在点处函数的两个偏导数都存在，且．再讨论可微性，函数在处的全增量用表示，则，记，则不存在（沿取极限，其值为；沿取极限，其值为），所以函数在点处不可微．进而得偏导（函）数在点处不连续（若偏导（函）数在点处连续，根据可微的充分条件，则函数一点可微，与函数不可微矛盾）．习题8—4（A）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）对多元复合函数来说，欲求其对自变量的偏导数，借助于树形图比较方便．不论中间变量是几元函数，最终求出的偏导数所含的项数等于从因变量到达该自变量的路径数目，某一项有几个因式，取决于与该项相对应的路径中所含有的线段数目；（2）对于可微的复合函数，，对于的偏导数；（3）利用全微分形式的不变性，对一个多元复合函数来说可以先求其全微分，最后再得出该复合函数对各自变量的偏导数．答：（1）正确，这是复合函数的链式求导法则决定的，如若函数由函数复合而成，复合函数的树形图为右图，而在图中我们可以看到从变量到变量有四条路径，由此导数公式中有四项之和，而每一项中（如第一项）偏导数或导数的个数（3个）等于这条路径上从到段数（3段）．（2）不正确，左、右式中的含义不同，左式中表示对自变量求导，它涉及图中三个，而右式中的仅表示对中间变量（一）求导，（当某一个变量在复合函数中有双重身份，既是自变量又是中间变量时会出现这种记号混淆情况），为了与左式中区别，此处应当用记号（同时分别用）表示，即写作．（3）正确，即若某个复合函数的全微分是（通常这个全微分是由微分法则与微分形式不变性求得），则、，这是多元复合函数求偏导数的方法之一．2．设函数，而，，求．解：（方法1）函数的复合关系如图，则．（方法2）消去中间变量，有，按一元函数求导，得．（注：具体函数的复合函数都有以上两种方法，并且方法2简单，但是本节的目的在于练习复合函数链式求导方法，所以后面只用方法1求导）3．设函数而是的可微函数，求．解：．4．设函数，而，求．解：．5．设函数，而，，求和．解：，．6．设函数，求和．解：这是幂指函数求导，为方便求导，将它写作复合函数，为此令，则，．（注：可以由变量的对称性直接写出）7．求下列函数的一阶偏导数（其中函数具有一阶连续的偏导数或导数）：（1）；（2）；（3）；（4）．解：（1），．（2），．（3），．（4），，．8．设函数，其中是可微函数，证明．证明：因为，，所以．9．设函数，其中是可微函数，证明．证明：因为，，所以．10．用微分形式不变性求函数的偏导数和．解：令，则，则根据微分法则与微分形式不变性，得所以，，．习题8—4（B）1．在解偏微分方程（含有未知函数的偏导数的方程，也称为数理方程）时，常常要用变量代换将一个复杂的方程化为一个简单的方程，从而可以求其解．设具有二阶连续偏导数，若用变量代换将偏微分方程化为，求的值．解：，，，，．由，有，即，要化为，必须，且，由，即，得或，但是由，所以只能是．2．设有一阶连续偏导数，且满足，，，求.解：令，等式两边同时对求导，有，（*）由于，，则（*）式化为，所以．3．若函数有二阶导数，且，又函数满足方程，求．解：令，则，于是，，，，由，有，即，这是二阶常系数线性齐次微分方程，特征方程是，特征根为，方程的通解是，，由条件，有，，得，所求所求函数是．4．若函数可微，且对任何正实数有，证明．证明：等式两边同时对导，则，记，则上式为，令，得，将该式中的分别用表示，则，即．5．求下列函数的二阶偏导数（其中函数具有二阶连续偏导数）：（1）；（2）；解：（1），，，，．（2），，，，．6．设，其中函数、有二阶导数，求、及.解：，，，，．7．设，其中函数、有二阶导数，证明．证明：因为，，．所以．习题8—5（A）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）要使方程确定一个隐函数，如果将定理5.1中的条件换为而其它不变，则该方程仍能确定一个隐函数；（2）如果函数满足类似于定理5.1的条件，对各个自变量有连续偏导数，且对某个变量的偏导数不为零，则元方程可以确定一个具有连续偏导数的元函数；（3）若按照教材中的说法，一个方程组可以确定一组多元函数．那么函数的个数等于方程组中方程的个数，函数的元数等于方程中所含变量的总个数减去方程的个数；（4）若方程组能确定两个二元隐函数那么通过对该方程组中的各个方程的两边对同一个变量求导，就可以得到含有的方程组，通过解这个方程组，就可以求得．答：（1）不正确，如方程（其中），在点处有，但是它不能确定一个隐函数，因为在这点左侧附近给定一个对应有两个值，在这点右侧附近没有值对应；当且其它条件不变时，可以确定一个一元函数．（2）正确，这是定理5.1的推广．（3）正确，但是要注意两点，一是变量的个数需大于方程的个数（否则方程组可能只确定一点，或者无解）；二是要满足隐函数存在的条件（超出教学要求，此处略去）．（4）正确，如同例5.4、例5.5等的解法．2．若函数分别由下列方程确定，求．（1）；（2）；（3）；（4）．解：（1）（方法1）设，则，所以（方法2）方程两边同时对求导，有，解得．（注：两种方法最大的差别在于：方法1中在求时都看作自变量，而方法2在求导过程中要看作的函数．尽管方法1简单一些，但是它有局限性，只适用于求一个方程确定的隐函数的一阶导数或偏导数，而方法2适用于各类隐函数的各阶导数或偏导数的求法，后面一般都按方法2作）（2）方程两边同时对求导，有，解得．（3）方程两边同时对求导，有，得．（4）方程两边取对数，有，该式两边同时对求导，有，即，解得．3．设函数分别由下列方程确定，求．（1）；（2）．解：（1）方程两边同时对求导，有，得，．（2）方程两边同时对求导，有，解得，．4．若函数分别由下列方程确定，求及．（1）；（2）；（3）；（4）．解：（1）（方法1）设，则，所以．（方法2）方程两边对求导，有，得，方程两边对求导，有，得．（以下都按方法2作）（2）方程两边同时对求导，有，得，方程两边同时对求导，有，得（或由变量的对称性，得）．（3）方程两边对求导，有，即，而，所以，得，由变量对称性有．（4）方程改写为，方程两边对求导，有，得，方程两边对求导，有，得．5．若函数，，都是由方程确定的隐函数，其中有一阶连续非零的偏导数，证明．证明：因为，所以．6．设函数，而函数由方程确定，求全导数．解：方程两边同时对求导，有，得，．7．设函数，而函数、分别由方程及确定，求全导数．解：方程两边同时对求导，有，得，方程两边同时对求导，有，得，所以．8．设函数，而由方程确定，求．解：方程两边同时对求导，有，用、代入，有，得．于是，所以．习题8—5（B）1．某工件的外表面是一个椭球面，方程由给出，现在点处要将其局部线性化（即做一个切平面），求局部线性化表达式．解：设方程在点确定的隐函数为，方程两边对求导，有，用、代入，有，得，由变量对称性，得．所以．2．若函数由方程确定，求．解：方程两边对求导，有，得，由变量的对称性，得．等式两边同时对求导，有，即所以．或．3．若函数由方程确定，其中是可微函数，求、．解：方程两边同时对求导，有，解得，方程两边同时对求导，有，解得．4．若函数由方程确定，其中是可微函数，证明．证明：方程两边同时对求导，有，得，方程两边同时对求导，有，得，所以．5．设函数，而由方程确定，其中函数连续，、可微，且，求．解：方程两边对求导，有，得，方程两边对求导，有，得．，所以．6．求由下列方程组所确定函数的导数或偏导数：（1）求和．（2）求及．解：（1）方程组两边同时对求导，有消去，有，得，而．（2）方程组两边同时对求导，有（1）（2），有，得，再代入到（2）之中得．方程组两边同时对求导，有与前面解法类似，得，．习题8—6（A）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）如果曲线的参数方程为（），那么它就对应一个向量值方程若存在并且不同时为零，那么，曲线在相应点处的切向量为，由此利用直线的点向式方程就可写出该点处的切线方程；（2）求曲线的切线方程与法平面方程的关键是求切向量，而其中又以参数方程为基础，其它形式的曲线方程都划归为参数方程，找出相应的切向量，然后写出要求的方程；（3）曲面的切平面方程是以曲面的一般方程为基础进行讨论的，如果曲面方程为的形式，那么必须把它化为的形式，其中，因而它在点处的法向量一定为，切平面方程为：；（4）如果曲线为一般方程那么，曲线在点的切向量可取为．答：（1）正确，这就是曲线为参数方程时，切线方向向量的求法．此时切线方程为；法平面方程为．（2）正确，对参数方程，在处的切向量；对形如的取向方程，将变量看作参数，在处的切向量对一般方程按隐函数它可以确定两个一元函数，如，按隐函数求导方法得到，从而得在处的切向量．（3）不确切，曲面的法向量可以直接由给出，也可以由给出．（4）正确，设曲面在点处的法向量为，曲面在点处的法向量为，根据法平面的定义有，于是可取．2．空间一质点在时刻时的位置为，求质点在时刻的速度．解：．3．求曲线在点处的切线及法平面方程．解：点对应参数为，切向量，切线方程为，法平面方程为，即．4．求曲线，在对应于的点处的切线及法平面方程．解：切点为，切向量，切线方程为，法平面方程为，即．5．求曲线在点处的切线及法平面方程．解：，切向量，切线方程为，法平面方程为，即．6．求曲线在点处的切线及法平面方程．解：设，则切向量，切线方程为，法平面方程为，即．7．求曲面在点处的切平面及法线方程．解：设，则法向量，切平面方程是，即，法线方程是．8．求曲面在点处的切平面及法线方程．解：法向量切平面方程是，即，法线方程是．习题8—6（B）1．求曲线（）上平行于平面的切线方程，并写出该点处的法平面方程．解：设切点坐标为，该点对应参数，曲线在该点的切向量为，由切线与平面平行，有，得，即，由于，所以．切点坐标为，切向量，切线方程为，法平面方程为，即．2．在椭球面上求平行于平面的切平面方程．解：设切点坐标为，，则法向量，由切平面平行于平面，有，即，代入到曲面方程之中，有，得，切点为或，在点，切平面为，即；在点，切平面为，即．3．问旋转抛物面上哪一点处的切平面过曲线，，在点处的切线．解：设切点坐标为，则法向量，切平面方程为，即．曲线，，在点对应参数，曲线在点处的切向量．由在曲面上，有．①由切平面过，有．②曲线，，在点处的切线在切平面上，有所以，即．③由方程①、②、③式解得或，于是所求点为或．4．证明二次曲面在点处的切平面方程为：．证明：设，则曲面在的法向量。

高等数学(下) 第3版习题详解第八章多元函数微积分

习题全解-第八章多元函数微积分习题 8-11.在y 轴上求与点)7,3,1(-A 和点)5,7,5(-B 等距离的点。

解设y 轴上有点)0,,0(y P 与A 和B 点等距离。

则PA ==PB ==由PA PB =得2=y即在y 轴上与点)7,3,1(-A 和点)5,7,5(-B 等距离的点为)0,2,0( 2.指出下列平面的特点，并画出草图：（1） 230x y -+=；（2） 350x -=；（3） 0x z -=；（4） 20x y +=；（5）0x y z --=；（6） 0z =. 解（1）方程中，0=C 平面平行于z 轴。

（2方程中，0==C B 平面平行于yoz 平面。

（3）方程中，0==D B 平面过y 轴。

（4）方程中，0==D C 平面过z 轴。

（5）方程中，0=D 平面过坐标原点。

（6）方程中，0===D B A 平面重合于xoy 平面。

3．指出下列方程所表示的曲面，并画出草图：（1） 2221x y z ++=；（2） 2240x y x +-=（3） 22194x y +=；（4） 2z y =；（5） 22244936x y z ++=；（6） 22214z x y +-=；（7） z =；（8） z =. 解（1）表示球心在原点，半径为1的球面（2）表示母线平行于z 轴的圆柱面（3）表示母线平行于z 轴的椭圆柱面（4）表示母线平行于x 轴的抛物柱面（5）表示旋转椭球面（6）表示单叶双曲面（7）表示球心在坐标原点，半径为2的上半个球面（8）表示圆锥面4．写出下列旋转面的方程：（1） zOx 面上的直线2z x =分别绕x 轴、z 轴旋转而成的旋转面；（2） yOz 面上的抛物线23y z =绕z 轴旋转而成的旋转面；（3） yOz 面上的圆224y z +=绕y 轴旋转而成的旋转面；（4） xOy 面上的椭圆2244x y +=绕x 轴旋转而成的旋转面.解（1）绕x 轴旋转：0)(4222=+-z y x ；绕y 轴旋转：0)(4222=+-y x z（2）0322=-+z y x （3）4222=++z y x（4）44222=++）（z y x 5．画出下列曲面所围立体的图形：（1）旋转抛物面228z x y =--与xOy 平面；（2）旋转抛物面22z x y =+与平面4z =；（3）圆柱面2216x y +=与平面4,0y z z +== （4）曲面22y x z +=与222y x z --=解（1）（2）（3）（4）习题8-21.已知函数22),(xy y x y x f -=，试求)sin ,cos (y x y x f 解 22)sin (cos sin )cos ()sin ,cos (y x y x y x y x y x y x f -= y x y x y x y x 2222sin cos sin cos ⋅-⋅= )sin (cos sin cos 3y y y y x -= 2.已知函数vu vwu w v u f ++=),,(，试求),,(xy y x y x f -+解 x yx xy y x xy y x y x f 2)(),,(++=-+-3.求下列函数的定义域：（1）)4ln(12222y x y x z --+-+=解要使函数有意义，须使 ⎪⎩⎪⎨⎧>--≥-+04012222y x y x解得2214x y ≤+<所以函数的定义域为{}41),(22<+≤y x y x（2）x yy x f arcsin),(=解要使函数有意义，须使⎪⎩⎪⎨⎧≠≤≤-011x x y解得0>x 时，x y x ≤≤-；0<x 时，x y x -≤≤所以函数的定义域为{}x y x x y x ≤≤->,0),(⋃{}x y x x y x -≤≤<,0),(（3）yx z -=解要使函数有意义，须使⎪⎩⎪⎨⎧≥≥-0y y x 解得yx y x ≥≥≥2,0,0所以函数的定义域为{}y x y x y x ≥≥≥2,0,0),(（4）2229z y x u ---=解要使函数有意义，须使09222≥---z y x解得9222≤++z y x所以函数的定义域为{}9),(222≤++z y x y x4.下列函数在哪些点间断？（1）2132--+=x y x z解当2=x 时，函数间断所以函数有一条间断线为{}2),(=x y x（2）44y x e z xy+=解当,0==y x 时，函数间断所以函数间断点为)0,0(习题8-31.求下列函数的偏导数和全微分（1）123+-=xy y x z解 223y y x x z -=∂∂ xy x y z23-=∂∂ dy xy x dx y y x dz )2()3(322-+-=（2）)ln(xy x z =解 1)ln()ln(+=+=∂∂xy xyy x xy x z y xxy x x y z ==∂∂ dy y x dx xy dz ++=)1(ln（3）xy yx z +-=1解 22222)1(1)1(1)1()1)(()1()(xy y xy y xy xy xy xy y x xy y x x z ++=++-+=+'+--+'-=∂∂2222)1(1)1()()1()1()1)(()1()(xy x xy x y x xy xy xy y x xy y x y z ++-=+--+-=+'+--+'-=∂∂ dy xy x dx xy y dz 2222)1(1)1(1++-++=（4）22arcsin y x z +=解 2222222212211y x y x x y x x y x x z +--=+⋅--=∂∂ 2222222212211y x y x y y x y y x y z +--=+⋅--=∂∂ dy yx y x y dx y x y x x dz 2222222211+--++--= （5）32sin xz x y u +=解 32cos z x y x u +=∂∂ x y usin =∂∂ 26xz z u =∂∂dz xz xdy dx z x y du 236sin )2cos (+++=（6）zxy u )1(-=解 ðuðx=−yz(1−xy)z−1ðuðy=−xz(1−xy)z−1ðuðz =(1−xy)z ⋅ln(1−xy)()()()dz xy xy dy xy xz dx xy yz du zz z --+----=--1ln 11)1(112.设函数)2(),(sin y x e y x f x +=，求)1,0(x f '和)1,0(y f '解因为xx x e y x x e f sin sin )2(cos ++=' 所以3)1,0(='x f因为)2(sin +='x e f x y 所以2)1,0(='y f3.设222),,(zx yz xy z y x f ++=，求)1,2,0(x f '，)2,0,1(xzf ''，)0,1,0(-''yzf ，)1,0,2(zzxf '''。

高等数学, 李伟版 , 课后习题答案第九章

b a
dx
y2 ( x ) y1 ( x )
先把 f ( x, y ) 看作 y 的一元函数计算定积分 f ( x, y)dy 时，
得到 x 的一元函数 F ( x) ，然后再计算关于 x 的定积分（3）一个二重积分

b a
F ( x)dx ；
f ( x, y)d 在直角坐标系下计算时，是按照 X 型区域还是按照 Y 型
3 I 7 ）
习题 9—1（B）
1．设有一张平面薄板（不计其厚度）占有 xOy 面上的闭区域 D ，薄板上分布有面密度为
( x, y) 的电荷，且 ( x, y) 在 D 上连续，试用二重积分表示该板上全部电荷量 Q ．
解：将区域 D 用曲线网任意分割成 n 小块：
2，， i， n T： 1，
( x y)
D
2
d
( x y)
D
3
3
d ，所以后者大．
（2）在区域 D 上，由于 0 x y 1 ，则 x y 3 x y ，于是

D
x y d
2

D
x y d ，所以后者大．
2 2
（3）在区域 D 上，由于 x y 1 ，则 x y
D
体的体积. 答：（1）正确，这是由二重积分的定义所决定的．（2）不正确，函数在有界闭区域上连续仅仅是二重积分
f ( x, y)d 积分存在的一个充
D
分条件，而不是必要条件．如果函数 f ( x，y) 在 D 上有界，且 f ( x，y) 间断点的集合是 xOy 面上一个面积为零的集合，则二重积分如：积分区域为 D ： x f ( x, y)d 存在．

高等数学课后习题答案第八章3

第八章习题解答（3）节8.5部分习题解答1、下列方程确定了)(x f y =，求dxdy，（1）、0sin 2=−+xy e y x 解：设=),(y x F 0sin 2=−+xy e y x ，2y e x F x −=∂∂；xy y yF2cos −=∂∂（2）、xyy x arctanln 22=+解：设=),(y x F xy y x arctanln 22−+，=−+−+=∂∂)()(112222x y x y y x x x F 22y x yx ++；=∂∂y F =+−+)1((11222x xy y x y 22y x xy +−；yx y x F F dx dy y x −+=−=（3）、xy y x =解：设x y y x y x F −=),(，)ln (1ln 1y x y x x y y yx x F y x y −=−=∂∂−)ln (1ln 1x x y x yxy x x y F y x y −=−=∂∂−；y x F F dx dy −=)ln ()ln (x x y x y y x y −−=（4）、1=+y e xy 解：设1),(−+=y e xy y x F ，y x F =∂∂y e x yF+=∂∂；y x F F dx dy −=ye x y +−=2、下列方程确定了),(y x f z =，求x z ∂∂yz ∂∂（1）、0=−xyz e z 解：设=),,(z y x F xyz e z −，yz F x −=zx F y −=xy e F z z −=；x z ∂∂z x F F −=xye yzz −=y z ∂∂z y F F −=xye zxz −=（2）、333a xyz z =−解：设=),,(z y x F 333a xyz z −−，yz F x 3−=zx F y 3−=xy z F z 332−=；x z ∂∂z x F F −=xyz yz−=2y z ∂∂z y F F −=xye zx−=2（3）、122=+−z e yz y x 解：设=),,(z y x F 122−+−z e yz y x ，xy F x 2=z x F y 22−=z z e y F +−=2；x z ∂∂z x F F −=ze y xy−=22y z∂∂z y F F −=ze y z x −−=222（4）、xyzz =sin 解：设=),,(z y x F xyz z −sin ，yz F x 2−=xz F y −=xy z F z −=cos ；x z ∂∂z x F F −=xyz yz −=cos 2y z ∂∂z y F F −=xyz xz−=cos 3、设z y x z y x 32)32sin(2−+=−+确定了),(y x f z =，验证：+∂∂x z 1=∂∂yz证明：设=),,(z y x F )32()32sin(2z y x z y x −+−−+，1)32cos(2−−+=z y x F x 2)32cos(4−−+=z y x F y 3)32cos(6+−+−=z y x F z ；x z ∂∂z x F F −=32=y z∂∂z y F F −=31=所以+∂∂x z 13132=+=∂∂y z 4、设),(),,(),,(y x z z x z y y z y x x ===都是由方程0),,(=z y x F 确定的函数，证明1−=∂∂⋅∂∂⋅∂∂xz z y y x 证明：1)1((3−=−=−−−=∂∂⋅∂∂⋅∂∂zx y z x y F F F F F F x zz y y x 5、函数),(v u ϕ具有连续的偏导数，验证方程0),(=−−bz cy az cx ϕ所确定的函数),(y x z z =满足+∂∂x z ac yzb =∂∂证明：设bz cy v az cx u −=−=,，则有c x u =∂∂，0=∂∂y u ，a z u −=∂∂，0=∂∂x v ，c yv =∂∂，b z v−=∂∂1ϕϕc x =2ϕϕc y =21ϕϕϕb a z −−=211ϕϕϕϕϕb a ca a x za z x +=−=∂∂212ϕϕϕϕϕb a cb b y zb z y +=−=∂∂于是+∂∂x z a=∂∂y zb ++211ϕϕϕb a ca =+212ϕϕϕb a cbc b a b a c =++2121)(ϕϕϕϕ6、设f 具有连续偏导数，方程),(y z xz f z −=确定了),(y x f z =，求,x z ∂∂yz∂∂解：设=),,(z y x F ),(y z xz f z −−，又设y z v xz u −==,，则有z x u =∂∂，0=∂∂y u ，x z u =∂∂，0=∂∂x v ，1−=∂∂yv ，1=∂∂z v1zf F x −=2f F y =211f xf F z −−=x z∂∂z x F F −=2111f xf zf −−=y z∂∂2121f xf f −−−=7、设f 具有连续偏导数，方程0),,(=+++z y x y x x f 确定了),(y x f z =，求,x z ∂∂yz∂∂解：设=),,(z y x F ),,(z y x y x x f +++，321f f f F x ++=32f f F y +=3f F z =x z∂∂z x F F −=3321f f f f ++−=y z∂∂321f f f +−=8、求由方程组所确定的函数的导数或偏导数（1）、⎩⎨⎧=+++=203222222z y x y x z 求,x y ∂∂,xz∂∂解：对等式两边同时求关于x 的偏导数得⎪⎩⎪⎨⎧=∂∂+∂∂+∂∂+=∂∂064222x zz x y y x x y y x x z就是⎪⎩⎪⎨⎧−=∂∂+∂∂=∂∂−∂∂xx y y x z z x x y y x z2322解得13)13(222321222+=+=−−−=∂∂z xz y xy y z y y x y x x z )13(2)16(2321321++−=−−=∂∂z y z x y z y x z x x y （2）、⎪⎩⎪⎨⎧=++=+221222z y x z y x 求,dz dx ,dz dy解：对等式两边同时求关于z 的偏导数得⎪⎩⎪⎨⎧−=+=+122dzdy dz dx z dz dy y dz dxx解得)(221122112y x y z y x y z dz dx −+=−=)(221122112y x x z y x zx dz dy −+−=−=（3）、⎩⎨⎧=−+=−+0033x yu v y xv u 求,x u ∂∂,x v ∂∂解：对等式两边同时求关于x 的偏导数得⎪⎩⎪⎨⎧=−∂∂+∂∂=+∂∂+∂∂0130322xu y x v v v x vx x u u 就是⎪⎩⎪⎨⎧=∂∂+∂∂−=∂∂+∂∂13322x v v x u y v x v x x uu 解得xy v u x v v yxu v xv x u−+−=−=∂∂223222933331xy v u yv u v yx u yv u x v −+=−=∂∂222222933313（4）、⎩⎨⎧=+=+u y v x v u y x sin sin 求,y u ∂∂,yv∂∂解：对等式两边同时求关于y 的偏导数得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∂∂+=∂∂∂∂+∂∂=y u uy u y v v x yv y u cos sin cos 1即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−=∂∂−∂∂=∂∂+∂∂u y v v x y u u y y vy u sin cos cos 1解得：u y v x u v x v x u y v x u y u cos cos sin cos cos cos 11cos sin 11+−=−−−=∂∂u y v x u y u vx u y u u y y v cos cos cos sin cos cos 11sin cos 11++=−−=∂∂习题8.6解答1、求下列曲线在指定点的切线和法平面（1）、曲线t t z t y t x +===1,,2在点21,1,1(解：2)1(1)(,2)(,1)(t t z t t y t x +=′=′=′，从而得在点21,1,1(的切线的方向向量为⎭⎬⎫⎩⎨⎧=→41,2,1s ，于是得切线方程为：1218141−=−=−z y x ；法平面方程为021()1(8)1(4=−+−+−z y x ，即0252168=−++z y x （2）、曲线2sin 4,cos 1,sin t z t y t t x =−=−=在2π=t 的对应点解：2cos 2)(,sin )(,cos 1)(tt z t t y t t x =′=′−=′，2π=t 的对应点是点)22,1,12(−π，该的切线的方向向量为{2,1,1=→s ，于是得切线方程为：22211121−=−=−+z y x π；法平面方程为0)22(2)1()2(=−+−+−+z y x π，即02422=−−++πz y x （3）、曲线t z t t y t x 22cos ,cos sin 3,sin 2===在4π=t 的对应点解：t t z t t y t t t t x 2sin )(,2cos 3)(,2sin 2cos sin 4)(−=′=′==′，4π=t 的对应点是点)21,23,1(，该的切线的方向向量为{}1,0,2−=→s ，于是得切线方程为：12102321−−=−=−z y x ；法平面方程为021()1(2=−−−z x ，即0232=−−z x （4）、曲线t z tty t t t x =−=+=,1,12在)01,1(解：tt z t t y t t t t t x 21)(,1)(,)1(2)1(2)1(2)(222=′−=′+=+−+=′，1=t 对应着)01,1(，该的切线的方向向量为{}1,2,22121,1,1−=⎭⎬⎫⎩⎨⎧−=→s ，于是得切线方程为：11221−=−=−z y x ；法平面方程为0)1(2)1(2=−+−−z y x ，即0322=−+−z y x （5）、曲线⎩⎨⎧=−+−=−++0453203222z y x x z y x 在点)1,1,1(解：设x z y x z y x F 3),,(222−++=，4532),,(−+−=z y x z y x G 32−=x F x ，y F y 2=z F z 2=于是{}2211−=→n 2=x G ，3−=y G 5=z G 于是{}5322−=→n 所以切线的方向向量{}191653222121−=−−=×=→→→→→→kj i n n s 于是得切线方程为：1191161−−=−=−z y x ；法平面方程为0)1()1(9)1(16=−−−+−z y x ，即024916=−−+z y x （6）、曲线⎩⎨⎧=+=+222222z x y x 在点)1,1,1(解：设2),,(22−+=y x z y x F ，2),,(22−+=z x z y x G x F x 2=，y F y 2=0=z F 于是{}01121=→n x G x 2=，0=y G z G z 2=于是{}10122=→n 所以切线的方向向量{}11110101121−−==×=→→→→→→k j i n n s 0是得切线方程为：111111−−=−−=−z y x ；法平面方程为0)1()1()1(=−−−−−z y x ，即01=+−−z y x 2、在曲线32,,t z y t x ===上求一点，使在该点的切线与平面102=++z y x 平行解：已知平面的法向为{}121=→n ，曲线的切线的方向{}2321t ts =→，由题设可知•→n 0=→s 即03412=++t t 解得31,121−=−=t t ，所求的点是)1,1,1(−−或者)271,91,31(−−3、求下列曲面在指定点的切平面和法线（1）、zxy z ln+=在点)1,1,1(解：zzxy z y x F −+=ln ),,(,1x F x =,1=y F ,11−−=zF z 切平面的法向为{}211−=→n ，切平面为0)1(2)1()1(=−−−+−z y x 即02=−+z y x 法线为211111−−=−=−z y x （2）、22y x z +=在点)5,1,2(解：zy x z y x F −+=22),,(,2x F x =,2y F y =,1−=z F 切平面的法向为{}124−=→n ，切平面为0)5()1(2)2(4=−−−+−z y x 即0524=−+y x 法线为152142−−=−=−z y x （3）、3=+−xy z e z 在点)0,1,2(解：=),.(z y x F 3−+−xy z e z ,y F x =,x F y =,1−=zz e F 切平面的法向为{}021=→n ，切平面为0)1(2)2(=−+−y x 即042=−+y x 法线为2112zy x =−=−5、在曲面xy z =上求一点，使在该点的法线垂直于平面093=+++z y x 平行解：所求法线的方向为{}131=→n 设=),.(z y x F zxy −,y F x =,x F y =,1−=z F 切平面的法向为{}1−=→x yn ，于是有向量{}131=→n {}1−=x y λ所以1131−==x y 得3,1,3=−=−=z y x ，所求的点是()313−−。

高等数学B第八章无穷级数参考答案

第八章无穷级数参考答案习题8－11.(1)2345611111(1ln 2)(1ln 3)(1ln 4)(1ln 5)(1ln 6)++++++++++(2)23451111155555-+-+-(3)1131351357135792242462468246810⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅+++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ (4) 22222234564710131622222--+++2.(1)； (2)； (3)；(4)； (5)1(2)!n 1(1)21n n ---2246(2)n xn ⋅⋅ 11(1)n n n-+-⋅1(0.001)n3.(1)；(2)；2121(1)n n n ∞=-=-∑1112n n ∞==∑(3) .1[arctan arctan(1)]2n n n π∞=--=∑4. (1) 发散； (2) 收敛； (3) 发散； (4) 收敛； 5. (1) 收敛； (2) 发散； (3) 发散；(4) 发散；(5) 发散；(6) 发散； (7) 收敛 6. (1) 收敛；(2) 收敛；(3) 发散；(4) 发散习题8－2(A)1. (1) 发散； (2) 发散；(3) 发散；(4) 收敛； (5) 发散；(6) 收敛 2. (1) 发散； (2) 收敛； (3) 收敛； (4) 收敛3. (1) 发散； (2) 收敛； (3) 收敛； (4) 收敛 4. (1) 收敛； (2) 发散； (3) 收敛； (4) 发散；(5) 收敛；(6) 收敛； (7) 收敛；(8) 收敛5.习题8－2(B)1.(1) 发散； (2) 收敛； (3)时收敛，时发散，时不定b a <b a >b a = (4) 收敛； (5)时发散，时收敛；01a <≤1a >(6) 时收敛，时发散；01a <<1a ≥(7) 时收敛，时发散；0a e <<a e ≥(8)时收敛，时发散；12q >12q ≤(9)收敛； (10)发散.习题8－3(A)(1) 绝对收敛； (2) 绝对收敛； (3)条件收敛； (4)发散；(5) 绝对收敛；(6) 绝对收敛习题8－3(B)1. (1) 绝对收敛； (2) 条件收敛； (3) 条件收敛；(4) 时绝对收敛，时条件收敛，时发散；01a <<12a ≤<2a ≥ (5) 绝对收敛；(6) 当时绝对收敛，时发散，时条件收敛1a >01a <<1a =习题8－4(A)1. (1)(2) (3) 1,[]1,1-1,[]1,1-3,[3,3)-(4)(5)(6) 0，； 111,,222⎡⎤-⎢⎥⎣⎦1,[]1,1-1x =-(7) [－4, 6 )(8) 2, [－2, 2]+2. (1) , ;(2) , []1,1-arctan x (1,1)-21(1)x -(3) , []1,1-(1)ln(1)x x x +--习题8－4(B)1. (1)(2) (3)3,(-3,3)111,(,222-111,(,)e e e-(4)(5) ，1,(1,1)-max(,)c a b =(,)c c -2. (1) ，(2) (1,1)-32(1)x -[]21,1,2arctan ln(1)x x x -+3. ，3；2222(2)x x +-4.32习题8－5 (A)1. ; n n x x n x n ))(2cos(!1000-+∑∞=π(,)-∞+∞2. (1), 211(21)!n n x n -∞=-∑(,)-∞+∞ (2) , 111ln (1)(nn n xa n a∞-=+-∑(,];a a - (3) , ;211(2)(1)2(2)!nn n x n ∞-=-⋅∑(,)-∞+∞ (4) ,;∑∞=--+2)1()1(n nn n n x x (1,1]- (5) ,;121)12(!!)2(!!)12(+∞=∑+-+n n x n n n x []1,1- (6) , ;12122()!(!)2(2)1(+∞=∑-+n n nx n n x ]1,1(-3. (1) ,(1)!n n x e n ∞=-⋅∑(,)-∞+∞ (2) , 111(1)(1)ln10n n n x n-∞=--∑(0,2]4., 1212101(1)(1)((2(21)!6(2)!6n n n n n n x x n n ππ-∞∞-==⎤---+-⎥-⎦∑(,)-∞+∞5., 10(1)(3)3nn n n x ∞+=--∑(0,6)6. , 1111(4)23n n n n x ∞++=-+∑(6,2)--习题8－5 (B)1. (1) ，111ln 22n n n x n∞=-+∑[1,1);-(2) ，220(1)(2)!(22)nn n x n n ∞+=-+∑(,)-∞+∞ (3) ， 21(1)(1)n n n x n ∞=-+∑[2,0]-(4) ， 3310()n n n x x ∞+=-∑(1,1)-2. ，, , ; 1013n n n x ∞+=∑(3,3)-101(1)2nn n x ∞+=-∑(1,3)-133. (1), (21)1x e x +-(,)-∞+∞(2) , 2211(1)142xe x x ++-(,)-∞+∞习题8－71. (1), 220(1)112cos nn nx nπ∞=-++∑(,)-∞+∞(2) , 22211(1)(2cos sin )44nn e e nx n nx n πππ-∞=⎡⎤--+-⎢⎥+⎣⎦∑((21),0,1,2)x n n π≠+=±± (3) ()4a b π-+211(1)()(1)()cos sin n n n b a a b nx nx n n π∞=⎧⎫⎡⎤----+⎪⎪⎣⎦+⎨⎬⎪⎪⎩⎭∑((21),0,1,2)x n n π≠+=±±, 121(1)sin 91n n nnx n -∞=--(,)ππ- (2) ,221111(1)(1)1(1)cos sin 211n n n n e e n ne nx nx n n n ππππππ---∞=⎧⎫⎡⎤+----+-+-⎪⎪+++⎨⎬⎢⎥++⎪⎪⎣⎦⎩⎭∑(,)ππ-3. , 221(1)4cos 3nn nx nπ∞=-+∑[,]ππ-5.),2,1,0,)12((,sin 2)1(2sin12112 ±±=+≠⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+∑∞=+n n x nx n n nn n ππππ6. , ;11sin n nx n∞=∑(0,]π7. , 2331422(1)()sin n n nx n n n ππ∞=⎡⎤-+--⎢⎥⎣⎦∑[0,)π , 223π+21(1)8cos n n nx n∞=-∑[0,]π3. ,11(1)sin 2n n nx n -∞=-∑[0,)π4. , 3181sin(21)(21)n n n ππ∞=⋅--∑[0,]π11., 12sin cos n hnhnx nππ∞=+∑[0,)(,]h h π ()0()12f x x x hS x x hπ≤≤≠⎧⎪=⎨=⎪⎩且12. (1) , 212(1)1cos 2()nn l l n x n lππ∞=⎡⎤--⎣⎦+∑[,]l l -(2) 14-+212sin 12cos 1(1)22cos sin ()n n n n n x n x n n n πππππππ∞=⎧⎫⎡⎤-⎪⎪⎢⎥--⎪⎪++⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭∑1(2,2,0,1,2)2x k k k ≠+=±± (3), 221(12cos)sin 633sin 3n n n n x n ππππ∞=+∑[0,3]13. (1) ,12214(1)(21)sin (21)n n ln xn lππ-∞=---∑[0,]l, 221212(21)cos 4(21)n l l n xn lππ∞=---∑[0,]l(2) [])2,0[,2sin 1)1(2)1(81231x n n n n n n πππ∑∞=+⎭⎬⎫⎩⎨⎧--+-]2,0[,2cos )1(1634122x n n n nππ∑∞=-+14*. ,21(1)(1)11()n in xn in sh e n πππ∞=-∞--⋅+∑(21,0,1,2)x k k ≠+=±± 15*., 1212sin cos n h hn n tn ττππτπττ∞=+∑(,)-∞+∞总复习题八一、B C B C D C C D二、(1)(2) ;(3) 发散，收敛； (4) cos1,2R [0,2](6)(7) (8)[1,1)-32(ln 2)!nn (9)(10) ；22ln 3-3,p >03p <≤三、1. 收敛；2. 收敛；3. ；4. ；[0,6)(1,1)- 5.， 6.，；21(1)xx +-(1,1)-32(1)x x +8278. (1) 1；9. ， 2222arctan ln(1)1x x x x x +-++(1,1)-10. ，111(1)(2)2n n n n n x -∞+=--∑(0,4)11. ，210(1)(21)(21)!nn n x n n ∞+=-++∑(,)-∞+∞。

高数教学资料第八章大作业答案

5 .若在点 (x 0 ,y 0 ) 处 f(x ,y ) 可微，且点 (x 0 ,y 0 ) 为极值点，则该点
必为（ A ）
A.驻点; B.最值点;
C.拐点;
D.以上都不对.
注意可微偏导数存在 , ( 课本 P 3 1 3 定理 1 )
Q ( x 0 , y 0 ) 为极值点，所以该点为驻点。
则 f ( x, y)在点 P0( x0 , y0 )处是否取得极值的条件如下： (1) AC B2 0时具有极值，
当 A 0时有极大值，当 A 0时有极小值；
(2) AC B2 0时没有极值； (3) AC B2 0时可能有极值,也可能没有极值,还需
另作讨论．
三、计算题
1、求极限：
2 xy4 lim
(x, y)(0,0)
xy
解：
原式
(2 xy4)(2 xy4) lim
(x,y) (0,0)
xy(2 xy4)
lim
1
2 (x,y)(0,0) xy4
lim
1
2 (x,y)(0,0) 004
1 4
三、计算题
2 求由方程 x ln (y z ) 确定的函数 z z (x ,y ) 的一阶，二阶偏导数
k 1 k2 ,
ykx
其值随k的不同而变化，故极限不存在．
(x,y l) i m (0 ,0 )x 2x yy2f(0 ,0 ) 在 (0 ,0 )不连续
(2)fx(0,0) lixm 0f(0 x, 0 x )f(0,0) lixm 0(0 (0 x )x 2) 0 0 x2f(0,0)0,

高等数学课后习题及参考答案(第八章)

高等数学课后习题及参考答案（第八章）习题8-11. 判定下列平面点集中哪些是开集、闭集、区域、有界集、无界集？并分别指出它们的聚点所成的点集(称为导集)和边界. (1){(x , y )|x ≠0, y ≠0};解开集, 无界集, 导集为R 2, 边界为 {(x , y )|x =0或y =0}. (2){(x , y )|1<x 2+y 2≤4};解既非开集, 又非闭集, 有界集, 导集为 {(x , y )|1≤x 2+y 2≤4}, 边界为 {(x , y )|x 2+y 2=1或x 2+y 2=4}. (3){(x , y )|y >x 2}; 解开集, 区域, 无界集, 导集为 {(x , y )| y ≥x 2}, 边界为 {(x , y )| y =x 2}.(4){(x , y )|x 2+(y -1)2≥1}⋂{(x , y )|x 2+(y -2)2≤4}. 解闭集, 有界集, 导集与集合本身相同, 边界为 {(x , y )|x 2+(y -1)2=1}⋃{(x , y )|x 2+(y -2)2=4}.2. 已知函数yx xy y x y x f tan ),(22-+=, 试求f (tx , ty ).解 )(tan )()()()(),(22ty tx ty tx ty tx ty tx f ⋅⋅-+=),()tan (2222y x f t y x xy y x t =-+=.3. 试证函数F (x , y )=ln x ⋅ln y 满足关系式:F (xy , uv )=F (x , u )+F (x , v )+F (y , u )+F (y , v ).证明 F (xy , uv )=ln((x , y )⋅ln(uv )=(ln x +ln y )(ln u +ln v )=ln x ⋅ln u +ln x ⋅ln v +ln y ⋅ln u +ln y ⋅ln v =F (x , u )+F (x , v )+F (y , u )+F (y , v ). 4. 已知函数f (u , v , w )=u w +w u +v , 试求f (x +y , x -y , xy ). 解 f (x +y , x -y , xy )=(x +y )xy +(xy )(x +y )+(x -y )=(x +y )xy +(xy )2x .5. 求下列各函数的定义域: (1)z =ln(y 2-2x +1); 解要使函数有意义, 必须 y 2-2x +1>0, 故函数的定义域为D ={(x , y )|y 2-2x +1>0}. (2)y x y x z -++=11;解要使函数有意义, 必须 x +y >0, x -y >0, 故函数的定义域为D ={(x , y )|x +y >0, x -y >0}.(3)y x z -=;解要使函数有意义, 必须 y ≥0,0≥-y x 即y x ≥, 于是有 x ≥0且x 2≥y , 故函数定义域为D ={(x , y )| x ≥0, y ≥0, x 2≥y }. (4)221)ln(yx x x y z --+-=; 解要使函数有意义, 必须 y -x >0, x ≥0, 1-x 2-y 2>0, 故函数的定义域为D ={(x , y )| y -x >0, x ≥0, x 2+y 2<1}.(5)222222221r z y x z y x R u -+++---=(R >r >0); 解要使函数有意义, 必须R 2-x 2-y 2-z 2≥0且x 2+y 2+z 2-r 2>0, 故函数的定义域为D ={(x , y , z )| r 2<x 2+y 2+z 2≤R 2}. (6)22arccos y x z u +=.解要使函数有意义, 必须 x 2+y 2≠0, 且1||22≤+y x z 即z 2≤x 2+y 2, 故函数定义域为D ={(x , y , z )|z 2≤x 2+y 2, x 2+y 2≠0}.6. 求下列各极限: (1)22)1,0(),(1lim y x xyy x +-→;解110011lim22)1,0(),(=+-=+-→y x xy y x .(2)22)0,1(),()ln(lim yx e x y y x ++→; 解 2ln 01)1ln()ln(lim 22022)0,1(),(=++=++→e y x e x y yx . (3)xyxy y x 42lim )0,0(),(+-→; 解xy xy y x 42lim)0,0(),(+-→)42()42)(42(lim )0,0(),(+++++-=→xy xy xy xy y x 41)42(1lim )0,0(),(-=++-=→xy y x .(4)11lim )0,0(),(-+→xy xyy x ;解11lim)0,0(),(-+→xy xyy x )11)(11()11(lim)0,0(),(-+++++=→xy xy xy xy y x 2)11lim )11(lim )0,0(),()0,0(),(=++=++=→→xy xyxy xy y x y x . (5)yxy y x )sin(lim)0,2(),(→;解 y xy y x )sin(lim )0,2(),(→221sin lim )0,2(),(=⋅=⋅=→x xy xyy x .(6)22)()cos(1lim 2222)0,0(),(yx y x e y x y x ++-→. 解 2222)()(21lim )()cos(1lim 22222)0,0(),(2222)0,0(),(yx y x y x y x e y x y x e y x y x ++=++-→→ 0lim 212222)0,0(),(=+=→y x y x e y x (用等价无穷小代换). 7. 证明下列极限不存在: (1)yx yx y x -+→)0,0(),(lim;证明如果动点p (x , y )沿y =0趋向(0, 0), 则1lim lim00 )0,0(),(==-+→=→x x y x yx x y y x ;如果动点p (x , y )沿x =0趋向(0, 0), 则1lim lim00 )0,0(),(-=-=-+→=→y yy x y x y x y x .因此, 极限yx yx y x -+→)0,0(),(lim不存在.(2)22222)0,0(),()(lim y x y x y x y x -+→. 证明如果动点p (x , y )沿y =x 趋于(0, 0), 则1lim )(lim 44022222 )0,0(),(==-+→=→x x y x y x y x x xy y x ;如果动点p (x , y )沿y =2x 趋向(0, 0), 则044lim )(lim 2440222222 )0,0(),(=+=-+→=→x x x y x y x y x x xy y x .因此, 极限22222)0,0(),()(lim y x y x y x y x -+→不存在.8. 函数xy xy z 2222-+=在何处间断？解因为当y 2-2x =0时, 函数无意义, 所以在y 2 -2x =0处, 函数xy x y z 2222-+=间断.9. 证明0lim 22)0,0(),(=+→yx xyy x . 证明因为22||||2222222222y x yx y x y x xy y x xy +=++≤+=+,所以 02lim ||lim 022)0,0(),(22)0,0(),(=+≤+≤→→y x y x xyy x y x .因此 0lim22)0,0(),(=+→yx xyy x . 方法二:证明因为2||22y x xy +≤, 故22||22222222y x y x y x y x xy +=++=+. 对于任意给定的ε>0, 取δ=2ε, 当δ<+<220y x 时恒有εδ=<+≤-+22|0|2222y x y x xy,所以 0lim22)0,0(),(=+→yx xyy x .10. 设F (x , y )=f (x ), f (x )在x 0处连续, 证明: 对任意y 0∈R , F (x , y )在(x 0, y 0)处连续.证明由题设知, f (x )在x 0处连续, 故对于任意给定的ε>0, 取δ>0, 当|x -x 0|<δ时, 有|f (x )-f (x 0)|<ε.作(x 0, y 0)的邻域U ((x 0, y 0), δ), 显然当(x , y )∈U ((x 0, y 0), δ)时, |x -x 0|<δ, 从而|F (x , y )-F (x 0, y 0)|=|f (x )-f (x 0)|<ε, 所以F (x , y )在点(x 0, y 0)处连续.又因为y 0是任意的, 所以对任意y 0∈R , F (x , y )在(x 0, y 0)处连续.习题8-21. 求下列函数的偏导数: (1) z =x 3y -y 3x ; 解 323y y x xz -=∂∂,233xy x y z -=∂∂.(2)uvvu s 22+=;解 21)(uv v u v v u u u s -=+∂∂=∂∂,21)(vu u u v v u v v s -=+∂∂=∂∂.(3))ln(xy z =;解 x y x y x x x z 1ln ln 121)ln ln (⋅+⋅=+∂∂=∂∂)ln(21xy x =. 同理 )ln(21xy y y z =∂∂.(4) z =sin(xy )+cos 2(xy );解 y xy xy y xy xz ⋅-⋅+⋅=∂∂)]sin([)cos(2)cos()]2sin()[cos(xy xy y -=根据对称性可知)]2sin()[cos(xy xy x yz -=∂∂.(5)yx z tan ln =;解 yx y y y x yx x z 2csc 21sec tan 12=⋅⋅=∂∂,yx y x y x y x yx y z 2csc 2sec tan 1222-=-⋅⋅=∂∂. (6) z =(1+xy )y ;解 121)1()1(--+=⋅+=∂∂y y xy y y xy y xz ,]1)1[ln()1ln()1ln(xyx y xy e e y y z xy y xy y +⋅++=∂∂=∂∂++]1)1[ln()1(xy xyxy xy y ++++=.(7)zy x u =;解 )1(-=∂∂z y x zy x u ,x x zz x x y u z yz y ln 11ln ⋅=⋅=∂∂,x x zy z y x x z u z yz y ln )(ln 22⋅-=-=∂∂.(8) u =arctan(x -y )z ;解 zz y x y x z x u 21)(1)(-+-=∂∂-, zz y x y x z y u 21)(1)(-+--=∂∂-, zz y x y x y x z u 2)(1)ln()(-+--=∂∂. 2. 设g l T π2=, 试证0=∂∂+∂∂g T g l T l .解因为lg l T ⋅⋅=∂∂1π,gg g l g T 1)21(223⋅-=⋅-⋅=∂∂-ππ, 所以 0=⋅-⋅=∂∂+∂∂g l g l g T g l T l ππ. 3. 设)11(yx ez +-=, 求证z yz y x z x 222=∂∂+∂∂.解因为2)11(1x ex z yx ⋅=∂∂+-, 2)11(1y e yz y x ⋅=∂∂+-, 所以 z eeyz y x z x yx yx 2)11()11(22=+=∂∂+∂∂+-+-4. 设y x y x y x f arcsin )1(),(-+=, 求)1 ,(x f x .解因为x x x x f =-+=1arcsin )11()1 ,(,所以 1)1 ,()1 ,(==x f dx d x f x .5. 曲线⎪⎩⎪⎨⎧=+=4422y y x z 在点(2, 4, 5)处的切线与正向x 轴所成的倾角是多少？解因为242x x x z ==∂∂,αtan 1)5,4,2(==∂∂xz ,故 4πα=.6. 求下列函数的22x z ∂∂, 22y z ∂∂, yx z ∂∂∂2. (1) z =x 4+y 4-4x 2y 2;解 2384xy x xz -=∂∂, 2222812y x x z -=∂∂; y x y yz 2384-=∂∂, 2222812x y y z -=∂∂;xy y x y yy x z 16)84(232-=-∂∂=∂∂∂. (2)xyz arctan =;解 22222)(11y x y x y xy x z +-=-⋅+=∂∂,22222)(2y x xy x z +=∂∂; 2222)1(11y x x x xy yz +=⋅+=∂∂, 22222)(2y x xy y z +-=∂∂;22222222222222)()(2)()(y x x y y x y y x y x y y y x z +-=+-+-=+-∂∂=∂∂∂. (3) z =y x .解 y y xz xln =∂∂, y y x z x 222ln =∂∂; 1-=∂∂x xy yz , 222)1(--=∂∂x y x x y z ;)1ln (1ln )ln (112+=⋅+=∂∂=∂∂∂--y x y yy y xy y y y y x z x x x x . 7. 设f (x , y , z )=xy 2+yz 2+zx 2, 求f xx (0, 0, 1), f xz (1, 0, 2), f yz (0, -1, 0)及f zzx (2, 0, 1). 解因为f x =y 2+2xz , f xx =2z , f xz =2x , f y =2xy +z 2, f yz =2z ,f z =2yz +x 2, f zz =2y , f zzx =0, 所以 f xx (0, 0, 1)=2, f xz (1, 0, 2)=2, f yz (0, -1, 0)=0, f zzx (2, 0, 1)=0.8. 设z =x ln(xy ), 求y x z ∂∂∂23及23y x z ∂∂∂. 解 1)ln()ln(+=⋅+=∂∂xy xyyx xy x z ,x xy y x z 122==∂∂, 023=∂∂∂y x z ,y xy x y x z 12==∂∂∂, 2231y y x z -=∂∂∂. 9. 验证:(1)nx e y tkn sin 2-=满足22xy k t y ∂∂=∂∂;证明因为nx e kn kn nx e t y t kn t kn sin )(sin 2222⋅-=-⋅⋅=∂∂--, nx ne x y tkn cos 2-=∂∂, nx e n x y t kn sin 2222--=∂∂, nx e kn xy k t kn sin 2222--=∂∂,所以 22xyk t y ∂∂=∂∂.(2)222z y x r ++=满足rz r y r x r 2222222=∂∂+∂∂+∂∂. 证明 r x z y x x x r =++=∂∂222, 322222r x r r x r x r xr -=∂∂-=∂∂, 由对称性知32222ry r y r -=∂∂, 32222r z r z r -=∂∂,因此 322322322222222rz r r y r r x r z r y r x r -+-+-=∂∂+∂∂+∂∂ rr r r r z y x r 23)(332232222=-=++-=. 习题8-31. 求下列函数的全微分: (1)yx xy z +=;解 dy y z dx x z dz ∂∂+∂∂=dy y x x dx y y )()1(2-++=.(2)xy e z =;解 xdy e x dx e x y dy y z dx x z dz y x y 12+-=∂∂+∂∂=.(3) 22yx y z +=;解因为2/3222322)()(21y x xy y x y x z +-=+-=∂∂-, 2/3222222222)(y x x y x y x yy y x y z +=++⋅-+=∂∂, 所以 dy y x x dx y x xy dz 2/32222/322)()(+++-=)()(2/322xdy ydx y x x -+-=.(4)u =x yz . 解因为1-⋅=∂∂yz x yz x u , x zx yu yz ln =∂∂, x yx z u yz ln =∂∂,所以 xdz yx xdy zx dx yzx du yz yz yz ln ln 1++=-.2. 求函数z =ln(1+x 2+y 2)当x =1, y =2时的全微分. 解因为2212y x x x z ++=∂∂, 2212y x y y z ++=∂∂, 3121=∂∂==y x xz, 3221=∂∂==y x y z , 所以 dy dx dz y x 323121⋅+===.3. 求函数xyz =当x =2, y =1, ∆x =0.1, ∆y =-0.2时的全增量和全微分. 解因为xy x x y y z -∆+∆+=∆, y x x x ydz ∆+∆-=12,所以, 当x =2, y =1, ∆x =0.1, ∆y =-0.2时,119.0211.02)2.0(1-=-+-+=∆z , 125.0)2.0(211.041-=-⨯+⨯-=dz .4. 求函数z =e xy 当x =1, y =1, ∆x =0.15, ∆y =0.1时的全微分. 解因为y xe x ye y yz x x z dz xy xy ∆+∆=∆∂∂+∆∂∂=所以, 当x =1, y =1, ∆x =0.15, ∆y =0.1时, e e e dz 25.01.015.0=⋅+⋅=.*5. 计算33)97.1()102(+的近似值. 解设33y x z +=, 由于y yz x x z y x y y x x ∆∂∂+∆∂∂++≈∆++∆+3333)()(332233233y x y y x x y x +∆+∆++=, 所以取x =1, y =2, ∆x =0.02, ∆y =-0.03可得95.2212)03.0(2302.0321)97.1()02.1(32333=+-⋅⋅+⋅++≈+. *6. 计算(1.97)1.05的近似值(ln2=0.693). 解设z =x y , 由于y yz x x z x x x y y y ∆∂∂+∆∂∂+≈∆+∆+)(y x x x yx x y y y ∆+∆+=-ln 1,所以取x =2, y =1, ∆x =-0.03, ∆y =0.05可得(1.97)1.05≈2-0.03+2ln2⋅0.05+1.97+0.0693 ≈2.093.*7. 已知边长为x =6m 与y =8m 的矩形, 如果x 边增加5cm 而y 边减少10cm ,问这个矩形的对角线的近似变化怎样？解矩形的对角线为22y x z +=,)(122y y x x yx y dy dz x dx dz dz z ∆+∆+=∆+∆=≈∆,当x =6, y =8, ∆x =0.05, ∆y =-0.1时,05.0)1.0805.06(86122-=⋅-⋅+≈∆z .这个矩形的对角线大约减少5cm .*8. 设有一无盖圆柱形容器, 容器的壁与底的厚度均为0.1cm , 内高为20cm ,内半径为4厘米, 求容器外壳体积的近似值.解圆柱体的体积公式为V =πR 2h , ∆V ≈dV =2πRh ∆R +πR 2∆h , 当R =4, h =20, ∆R =∆h =0.1时,∆V ≈2⨯3.14⨯4⨯20⨯0.1+3.14⨯42⨯0.1≈55.3(cm 3), 这个容器外壳的体积大约是55.3cm 3.*9. 设有直角三角形, 测得其两腰的长分别为7±0.1cm 和24±0.1cm , 试求利用上述二值来计算斜边长度时的绝对误差. 解设两直角边的长度分别为x 和y , 则斜边的长度为22y x z +=.||||||||||||y y z x x z dz z ∆⋅∂∂+∆⋅∂∂≤≈∆|)|||(122y y x x y x ∆+∆+=.令x =7, y =24, |∆x |≤0.1, |∆y |≤0.1, 则得斜边长度z 的绝对误差约为124.0)1.0241.07(247122=⋅+⋅+=z δcm .*10. 测得一块三角形土地的两边长分别为63±0.1m 和78±0.1m ,这两边的夹角为60︒±1︒, 试求三角形面积的近似值, 并求其绝对误差和相对误差.解设三角形的两边长为x 和y , 它们的夹角z , 为则三角形面积为z xy s sin 21=.zdz xy zdy x zdx y dS cos 21sin 21sin 21++=||cos 21||sin 21||sin 21||||dz z xy dy z x dx z y dS S ++≤≈∆.令x =63, y =78, 3π=z , |dx |=0.1, |dy |=0.1, 180π=dz , 则55.2718021278631.0232631.023278=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯≈πδs ,82.21273sin 786321=⋅⋅⋅=πS ,%29.182.212755.27==S s δ,所以三角形面积的近似值为2127.82m 2, 绝对误差为27.55m 2, 相对误差为1.29%.*11. 利用全微分证明: 两数之和的绝对误差等于它们各自的绝对误差之和.证明设u =x +y , 则||||||||||||y x y x y yu x x u du u ∆+∆≤∆+∆=∆∂∂+∆∂∂=≈∆.所以两数之和的绝对误差|∆u |等于它们各自的绝对误差|∆x |与|∆y |的和.*12. 利用全微分证明: 乘积的相对误差等于各因子的相对误差之和; 商的相对误差等于被除数及除数的相对误差之和. 证明设u =xy , y x v =, 则∆u ≈du =ydx +xdy ,2yxdyydx dv v -=≈∆, 由此可得相对误差;||||||||y dy x dx xy xdy ydx u du u u +=+=≈∆||||||||yyx x y dy x dx ∆+∆=+≤;||||||||2y dy x dx yxy xdy ydx v dv v v -=⋅-==∆||||||||y yx x y dy x dx ∆+∆=+≤.习题8-41. 设z =u 2-v 2, 而u =x +y , v =x -y , 求x z ∂∂, y z ∂∂.解 xv v z x u u z x z ∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂=2u ⋅1+2v ⋅1=2(u +v )=4x ,y v v z y u u z y z ∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂=2u ⋅1+2v ⋅(-1)=2(u -v )=4y .2. 设z =u 2ln v , 而y x u =, v =3x -2y , 求x z ∂∂, y z ∂∂.解 xv v z x u u z x z ∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂31ln 22⋅+⋅=v u y v u 222)23(3)23ln(2y y x x y x y x -+-=, yv v z y u u z y z ∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂)2()(ln 222-+-⋅=v u y x v u 2232)23(2)23ln(2y y x x y x y x ----=. 3. 设z =e x -2y , 而x =sin t , y =t 3, 求dtdz .解 dt dyy z dt dx x z dt dz ⋅∂∂+⋅∂∂=2223)2(cos t e t e y x y x ⋅-⋅+=--)6(cos )6(cos 22sin 223t t e t t e t t y x -=-=--.4. 设z =arcsin(x - y ), 而x +3t , y =4t 3, 求dtdz .解 dt dy y z dt dx x z dt dz ⋅∂∂+⋅∂∂=22212)(113)(11t y x y x ⋅---+⋅--= 232)43(1)41(3t t t ---=. 5. 设z =arctan(xy ), 而y =e x , 求dxdz .解 dx dy y z x z dx dz ⋅∂∂+∂∂=x xxe x x e e y x x y x y 2222221)1(11++=⋅+++=.6. 设1)(2+-=a z y e u ax , 而y =a sin x , z =cos x , 求dxdu .解 dxdz dz u dx dyy u x u dx du ⋅∂+⋅∂∂+∂∂=)sin (1cos 11)(222x a e x a a e a z y ae ax ax ax -⋅+-⋅+++-= )sin cos cos sin (122x x a x a x a a e ax ++-+=x e ax sin =. 7. 设yx z arctan =, 而x =u +v , y =u -v , 验证22v u v uv z u z +-=∂∂+∂∂. 证明)()(vy y z v x x z u y y z u x x z v z u z ∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂+∂∂)()(111)(11222y x yx y y x -⋅++⋅+=)1()()(111)(11222-⋅-⋅++⋅++y x yx y y x22222v u v u y x y +-=+=. 8. 求下列函数的一阶偏导数(其中f 具有一阶连续偏导数): (1) u =f (x 2-y 2, e xy );解将两个中间变量按顺序编为1, 2号, 2122212)()(f ye f x xe f x y x f x u xy xy '+'=∂∂⋅'+∂-∂⋅'=∂∂, 212)2212)((f xe f y y e f y y x f y u xy xy '+'-=∂∂⋅'+∂-∂⋅'=∂∂.(2)) ,(zyy x f u =;解1211)()(f yz y x f y x x f x u '=∂∂⋅'+∂∂⋅'=∂∂, )()(21z yy f y x y f y u ∂∂⋅'+∂∂'=∂∂2121f z f y x '+'-=,)()(21z y z f z x z f z u ∂∂⋅'+∂∂'=∂∂22f zy'⋅-=.(3) u =f (x , xy , xyz ).解 yz f y f f x u ⋅'+⋅'+⋅'=∂∂3211321f yz f y f '+'+'=,3232f xz f x xz f x f y u '+'=⋅'+⋅'=∂∂,33f xy xy f zu '=⋅'=∂∂.9. 设z =xy +xF (u ), 而xyu =, F (u )为可导函数, 证明xy z yz y x z x +=∂∂+∂∂⋅. 证明 y z y x z x ∂∂⋅+∂∂⋅])([])()([y u u F x x y x u u F x u F y x ∂∂'+⋅+∂∂'++=)]([)]()([u F x y u F xyu F y x '+⋅+'-+==xy +xF (u )+xy =z +xy .10. 设)(22y x f yz -=, 其中f (u )为可导函数, 验证211y z y z y x z x =∂∂+∂∂.证明 ()()u f f xy u f x f y x z 2222'-=⋅'⋅-=∂∂, ()()u f f y u f u f y f y u f y z 2222)(1)2()('-+=-⋅'⋅-=∂∂, 所以 )(11221122u f y u f f y u f f y y z y x z x ⋅+'+'-=∂∂⋅+∂∂⋅211yz zy y =⋅. 11. 设z =f (x 2+y 2), 其中f 具有二阶导数, 求22x z ∂∂, y x z ∂∂∂2, 22yz ∂∂. 解令u =x 2+y 2, 则z =f (u ), f x xu u f x z '=∂∂'=∂∂2)(,f y yu u f y z '=∂∂'=∂∂2)(,f x f x u f x f x z ''+'=∂∂⋅''+'=∂∂2224222,f xy yu f x y x z ''=∂∂⋅''=∂∂∂422, f y f yu f y f y z ''+'=∂∂⋅''+'=∂∂422222. 12. 求下列函数的22x z ∂∂,y x z ∂∂∂2,22y z ∂∂(其中f 具有二阶连续偏导数):(1) z =f (xy , y );解令u =xy , v =y , 则z =f (u , v ).ufy v f y u f x v v f x u u f x z ∂∂=⋅∂∂+⋅∂∂=∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂0,vfu f x v f x u f y v v f y u u f y z ∂∂+∂∂=⋅∂∂+⋅∂∂=∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂1.因为f (u , v )是u 和v 的函数, 所以u f∂∂和vf ∂∂也是u 和v 的函数, 从而u f∂∂和vf ∂∂是以u 和v 为中间变量的x 和y 的函数. )()()(22uf x y u f y x x z x x z ∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂222222222)0()(u f y v u f y u f y x v v u f x u u f y ∂∂=⋅∂∂∂+⋅∂∂=∂∂⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂=,)(1)()(2uf y y u f u f y y x z y y x z ∂∂∂∂+∂∂⋅=∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂ )(222yvv u f y u u f y u f ∂∂⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂+∂∂=v u fy u f xy u f v u f x u f y u f ∂∂∂+∂∂+∂∂=⋅∂∂∂+⋅∂∂+∂∂=222222)1(,)()()()(22vf y u f y x v f u f x y y z y y z∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂+∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂ y vv f y u u v f y v v u f y u u f x ∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂=222222)(1)1(222222⋅∂∂+⋅∂∂∂+⋅∂∂∂+⋅∂∂=v fx u v f v u f x u f x 2222222vf v u f x u f x ∂∂+∂∂∂+∂∂=. (2)) ,(yx x f z =;解令u =x ,yx v =, 则z =f (u , v ).v fy u f x v v f dx du u f x z ∂∂⋅+∂∂=∂∂⋅∂∂+⋅∂∂=∂∂1,vfy x dy dv v f y z ∂∂⋅-=⋅∂∂=∂∂2.因为f (u , v )是u 和v 的函数, 所以u f∂∂和vf ∂∂也是u 和v 的函数, 从而u f∂∂和v f ∂∂是以u 和v 为中间变量的x 和y 的函数. )(1)()1()(22vf x y u f x v f y u f x x z x x z ∂∂∂∂⋅+∂∂∂∂=∂∂⋅+∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂ )(1)(222222xvv f dx du u v f y x v v u f dx du u f ∂∂⋅∂∂+⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂∂+⋅∂∂=22222212vfy v u f y u f ∂∂⋅+∂∂∂⋅+∂∂=,)1()(2vf y u f y x z y y x z ∂∂⋅+∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂ )(1)1()(vfy y v f y dy d u f y ∂∂∂∂⋅+∂∂⋅+∂∂∂∂=y vv f y v f y y v v u f ∂∂⋅∂∂⋅+∂∂⋅-∂∂⋅∂∂∂=222112232221v f y x v f y v u f y x ∂∂⋅-∂∂⋅-∂∂∂⋅-= )()()(2222vf y y x v f y x y y z y y z ∂∂∂∂⋅-∂∂⋅-∂∂=∂∂∂∂=∂∂ 22423222322v f y x v f y x y v v f y x v f y x ∂∂⋅+∂∂⋅=∂∂⋅∂∂⋅-∂∂⋅=. (3) z =f (xy 2, x 2y );解 z x =f 1'⋅y 2+f 2'⋅2xy =y 2f 1'+2xyf 2',z y=f1'⋅2xy+f2'⋅x2=2xyf1'+x2f2';z xx=y2[f11''⋅y2+f12''⋅2xy]+2yf2''+2xy[f21''⋅y2+f22''⋅2xy]=y4f11''+2xy3f12''+2yf2''+2xy3f21''+4x2y2 f22''=y4f11''+4xy3f12''+2yf2''+4x2y2 f22'',z xy=2y f1'+y2[f11''⋅2xy+f12''⋅x2]+2xf2'+2xy[f21''⋅2xy+f22''⋅x2]=2y f1'+2xy3f11''+x2y2f12''+2xf2'+4x2y2f21''+2x3yf22''=2y f1'+2xy3f11''+5x2y2f12''+2xf2'+2x3yf22'',z yy=2xf1'+2xy[f11''⋅2xy+f12''⋅x2]+x2[f21''⋅2xy+f22''⋅x2]=2xf1'+4x2y2f11''+2x3y f12''+2x3yf21''+x4f22''=2xf1'+4x2y2f11''+4x3y f12''+x4f22''.(4) z=f(sin x, cos y,e x+y).解z x=f1'⋅cos x+ f3'⋅e x+y=cos x f1'+e x+y f3',z y=f2'⋅(-sin y)+ f3'⋅e x+y=-sin y f2'+e x+y f3',z xx=-sin x f1'+cos x⋅(f11''⋅cos x+ f13''⋅e x+y)+e x+y f3'+e x+y(f31''⋅cos x+ f33''⋅e x+y)=-sin x f1'+cos2x f11''+e x+y cos x f13''+e x+y f3'+e x+y cos x f31''+e2(x+y) f33''=-sin x f1'+cos2x f11''+2e x+y cos x f13''+e x+y f3'+e2(x+y) f33'', z xy=cos x[f12''⋅(-sin y)+ f13''⋅e x+y]+e x+y f3'+e x+y [f32''⋅(-sin y)+ f33''⋅e x+y]=-sin y cos x f12''+e x+y cos x f13'+e x+y f3'-e x+y sin y f32'+e2(x+y)f33'=-sin y cos x f12''+e x+y cos x f13''+e x+y f3'-e x+y sin y f32''+e2(x+y)f33'',z yy=-cos y f2'-sin y[f22''⋅(-sin y)+ f23''⋅e x+y]+e x+y f3'+e x+y[f32''⋅(-sin y)+ f33''⋅e x+y]=-cos y f 2'+sin 2y f 22''-e x +y sin y f 23'' +e x +y f 3'-e x +y sin y f 32''+ f 33''⋅e 2(x +y )=-cos y f 2'+sin 2y f 22''-2e x +y sin y f 23''+e x +y f 3'+f 33''⋅e 2(x +y ). 13. 设u =f (x , y )的所有二阶偏导数连续, 而23t s x -=,23ts y +=, 证明2222)()()()(tu s u y u x u ∂∂+∂∂=∂∂+∂∂及22222222t u s u y u x u ∂∂+∂∂=∂∂+∂∂.证明因为y u x u s yy u s x x u s u ∂∂⋅+∂∂⋅=∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂2321yu x u t yy u t x x u t u ∂∂⋅+∂∂⋅-=∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂2123所以2222)2123()2321()()(y u x u y u x u t u s u ∂∂+∂∂-+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂22)()(yu x u ∂∂+∂∂=.又因为)2321()(22yu x u s s u s s u∂∂⋅+∂∂⋅∂∂=∂∂∂∂=∂∂ )(23)(21222222s y y u s x x y u s y y x u s x x u ∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂= )2321(23)2321(21222222yu x y u y x u x u ∂∂⋅+∂∂∂⋅+∂∂∂⋅+∂∂⋅=22222432341y u y x u x u ∂∂⋅+∂∂∂⋅+∂∂⋅=, )2123()(22yu x u t t u t t u ∂∂⋅+∂∂⋅-∂∂=∂∂∂∂=∂∂ )(21)(23222222t y y u t x x y u t y y x u t x x u ∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂∂+∂∂⋅∂∂-= )2123(21)2123(23222222y u x y u y x u x u ∂∂⋅+∂∂∂⋅-+∂∂∂⋅+∂∂⋅--= 22222412343yu y x u x u ∂∂⋅+∂∂∂⋅-∂∂⋅=, 所以 22222222yu x u t u s u ∂∂+∂∂=∂∂+∂∂. 习题8-51. 设sin y +e x-xy 2=0, 求dxdy.解令F (x , y )=sin y +e x -xy 2, 则F x =e x -y 2, F y =cos y -2xy , xy y e y xy y y e F F dx dy xy x 2cos 2cos 222--=---=-=. 2. 设xy y x arctan ln 22=+, 求dx dy.解令xy y x y x F arctan ln ),(22-+=, 则22222222)()(11221y x y x x y xy y x x y x F x ++=-⋅+-+⋅+=, 22222221)(11221yx x y x xy y x y y x F y +-=⋅+-+⋅+=, y x y x F F dx dyy x -+=-=. 3. 设022=-++xyz z y x , 求x z ∂∂及y z ∂∂.解令xyz z y x z y x F 22),,(-++=, 则 xyz yz F x -=1, xyzxz F y -=2, xyz xyF z -=1, xy xyz xyz yz F F x z z x --=-=∂∂, xy xyz xyz xz F F y z z y --=-=∂∂2. 4. 设y z z x ln =, 求x z ∂∂及y z ∂∂,解令yz z x z y x F ln ),,(-=, 则 z F x 1=, y y z y z F y 1)(12=-⋅-=, 2211z z x y yz z x F z +-=⋅--=, 所以 z x z F F x z z x +=-=∂∂, )(2z x y z F F yz z y +=-=∂∂.5. 设2sin(x +2y -3z )=x +2y -3z , 证明1=∂∂+∂∂y z x z证明设F (x , y , z )=2sin(x +2y -3z )-x -2y +3z , 则F x =2cos(x +2y -3z )-1, F y =2cos(x +2y -3z )⋅2-2=2F x ,F z =2cos(x +2y -3z )⋅(-3)+3=-3F x ,313=--=-=∂∂x x z x F F F F x z ,3232=--=-=∂∂x x z y F F F F y z , 于是 13231=+=--=∂∂+∂∂z z z x F FF F y z x z .6. 设x =x (y , z ), y =y (x , z ), z =z (x , y )都是由方程F (x , y , z )=0所确定的具有连续偏导数的函数, 证明1-=∂∂⋅∂∂⋅∂∂x z z yy x .解因为x y F F y x -=∂∂, y z F F z y -=∂∂, zx F F x z -=∂∂, 所以 1)()()(-=-⋅-⋅-=∂∂⋅∂∂⋅∂∂zx y z x y F F F F F F x z z y y x . 7. 设ϕ(u , v )具有连续偏导数, 证明由方程ϕ(cx -az , cy -bz )=0 所确定的函数z =f (x , y )满足 c y z b x z a =∂∂+∂∂.证明因为vu u v u u b a c b a c x z ϕϕϕϕϕϕ+=⋅-⋅-⋅-=∂∂,vu vv u v b a c b a c y z ϕϕϕϕϕϕ+=⋅-⋅-⋅-=∂∂,所以 c b a c b b a c a y z b x z a vu v v u u =+++⋅=∂∂+∂∂ϕϕϕϕϕϕ.8. 设e z-xyz =0, 求22x z ∂∂. 解设F (x , y , z )=e z -xyz , 则F x =-yz , F z =e z-xy , xye yz F F x z zz x -=-=∂∂, 222)()()()(xy e y x z e yz xy e x z y x z x x z z z z --∂∂--∂∂=∂∂∂∂=∂∂ 222)()(xy e xye yzyze xy ye z y zz z z ----+=32232)(22xy e e z y z xy ze y z zz ---=. 9. 设z 3-3xyz =a 3, 求yx z ∂∂∂2. 解令F (x , y , z )=z 3-3xyz -a 3, 则 xy z yzxy z yz F F x z z x -=---=-=∂∂22333,xyz xz xy z xz F F y z z y -=---=-=∂∂22333, )()(22xyz yz y x z y y x z -∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂ 222)()2())((xy z x yz z yz xy z y z y z --∂∂--∂∂+=22222)()2()()(xy z x xyz xz z yz xy z xy z xz yz -----⋅-+=322224)()2(xy z y x xyz z z ---=. 10. 求由下列方程组所确定的函数的导数或偏导数: (1)设⎩⎨⎧=+++=203222222z y x y x z , 求dx dy , dx dz ; 解视y =y (x ), z =z (x ), 方程两边对x 求导得 ⎪⎩⎪⎨⎧=+++=064222dx dz z dx dy y x dx dy y x dx dz , 即⎪⎩⎪⎨⎧-=+-=-xdx dzz dxdy y x dx dz dx dy y 3222.解方程组得 )13(2)16(++-=∂∂z y z x x y , 13+=z x dx dz.(2)设⎩⎨⎧=++=++10222z y x z y x , 求dz dx ,dz dy ; 解视x =x (z ), y =y (z ), 方程两边对z 求导得 ⎪⎩⎪⎨⎧=++=++022201z dz dy y dz dx x dz dy dz dx , 即⎪⎩⎪⎨⎧-=+-=+zdz dy y dzdxx dz dy dz dx 2221.解方程组得y x z y z x --=∂∂, yx xz z y --=∂∂.(3)设⎩⎨⎧-=+=),(),(2y v x u g v y v ux f u , 其中f , g 具有一阶连续偏导数, 求x u ∂∂,xv ∂∂; 解视u =u (x , y ), v =v (x , y ), 方程两边对x 求偏导得⎪⎩⎪⎨⎧∂∂⋅'+-∂∂⋅'=∂∂∂∂⋅'+∂∂+⋅'=∂∂x v yv g x u g xv x vf x u x u f x u 21212)1()( , 即 ⎪⎩⎪⎨⎧'=∂∂⋅⋅-'+∂∂'''-=∂∂⋅'+∂∂-'121121)12()1(g x v g yv xu g f u x v f x u f x . 解之得1221221)12)(1()12(g f g yv f x g f g yv f u x u ''--'-'''--''-=∂∂, 1221111)12)(1()1(g f g yv f x f u f x g x v ''--'-'-'+''=∂∂.(4)设⎩⎨⎧-=+=vu e y v u e x u u cos sin , 求x u ∂∂, y u ∂∂, x v ∂∂, y v ∂∂. 解视u =u (x , y ), v =v (x , y ), 方程两边微分得⎩⎨⎧+-=++=vdv u vdu du e dy vdv u vdu du e dx u u sin cos cos sin , 即 ⎩⎨⎧=+-=++dy vdv u du v e dx vdv u du v e u u sin )cos (cos )sin (, 从中解出du , dv 得dy v v e v dx v v e v du u u 1)cos (sin cos 1)cos (sin sin +--++-=, dy v v e u e v dx v v e u e v dv u u u u ]1)cos (sin [sin ]1)cos (sin [cos +-+++--=, 从而 1)cos (sin sin +-=∂∂v v e v x u u , 1)cos (sin cos +--=∂∂v v e v y u u , ]1)cos (sin [cos +--=∂∂v v e u e v x v u u , ]1)cos (sin [sin +-+=∂∂v v e u e v y v u u . 11. 设y =f (x , t ), 而t 是由方程F (x , y , t )=0所确定的x , y 的函数, 其中f , F 都具有一阶连续偏导数, 试证明:tFy F t f x F t f t F x f dx dy ∂∂+∂∂⋅∂∂∂∂⋅∂∂-∂∂⋅∂∂=. 证明由方程组⎩⎨⎧==0),,(),(t y x F t x f y 可确定两个一元隐函数⎩⎨⎧==)()(x t t x y y , 方程两边对x 求导可得 ⎪⎩⎪⎨⎧=⋅∂∂+⋅∂∂+∂∂⋅∂∂+∂∂=0dxdt t F dx dy y F x F dx dt t f x f dx dy , 移项得 ⎪⎩⎪⎨⎧∂∂-=∂∂+⋅∂∂∂∂=⋅∂∂-x F dxdt t F dx dy y F x f dx dt t f dx dy ,在01≠∂∂⋅∂∂+∂∂=∂∂∂∂∂∂-=y F t f t F t F y F t fD 的条件下 yF t f t F x F t f t F x f t F x F t f x f D dx dy ∂∂⋅∂∂+∂∂∂∂⋅∂∂-∂∂⋅∂∂=∂∂∂∂-∂∂-∂∂⋅=1.习题8-61. 求曲线x =t -sin t , y =1-cos t , 2sin 4t z =在点)22 ,1 ,12 (-π处的切线及法平面方程.解 x '(t )=1-cos t , y '(t )=sin t , 2cos 2)(t t z ='. 因为点)22 ,1 ,12 (-π所对应的参数为2π=t , 故在点)22 ,1 ,12(-π处的切向量为)2 ,1 ,1(=T . 因此在点)22 ,1 ,12(-π处, 切线方程为 22211121-=-=-+z y x π, 法平面方程为0)22(2)1(1)12(1=-+-⋅++-⋅z y x π, 即422+=++πz y x .2. 求曲线t t x +=1, tt y +=1, z =t 2在对应于t =1的点处的切线及法平面方程.解 2)1(1)(t t x +=', 21)(t t y -=', z '(t )=2t . 在t =1所对应的点处, 切向量)2 ,1 ,41(-=T , t =1所对应的点为)1 ,2 ,21(, 所以在t =1所对应的点处, 切线方程为 21124121-=--=-z y x , 即8142121-=--=-z y x ; 法平面方程为0)1(2)2()21(41=-+---z y x , 即2x -8y +16z -1=0. 3. 求曲线y 2=2mx , z 2=m -x 在点(x 0, y 0, z 0)处的切线及法平面方程.解设曲线的参数方程的参数为x , 将方程y 2=2mx 和z 2=m -x 的两边对x 求导, 得m dx dy y 22=, 12-=dxdz z , 所以y m dx dy =, z dxdz 21-=. 曲线在点(x 0, y 0, z 0,)的切向量为)21,,1(00z y m -=T , 所求的切线方程为0000211z z z y m y y x x --=-=-, 法平面方程为0)(21)()(00000=---+-z z z y y y m x x . 4. 求曲线⎩⎨⎧=-+-=-++0453203222z y x x z y x 在点(1, 1, 1)处的切线及法平面方程.解设曲线的参数方程的参数为x , 对x 求导得,⎪⎩⎪⎨⎧=+-=-++053203222dx dz dx dy dx dz z dx dy y x , 即⎪⎩⎪⎨⎧=-+-=+2533222dxdz dx dy x dx dz z dx dy y . 解此方程组得z y z x dx dy 61015410----=, zy y x dx dz 610946---+=. 因为169)1,1,1(=dx dy , 161)1,1,1(-=dx dz , 所以)161 ,169 ,1(=T . 所求切线方程为1611169111--=-=-z y x , 即1191161--=-=-z y x ; 法平面方程为0)1(161)1(169)1(=---+-z y x , 即16x +9y -z -24=0. 5. 求出曲线x =t , y =t 2, z =t 3上的点, 使在该点的切线平行于平面x +2y +z =4.解已知平面的法线向量为n =(1, 2, 1).因为x '=1, y '=2t , z '=3t 2, 所以参数t 对应的点处的切向量为T =(1, 2t , 3t 2). 又因为切线与已知平面平行, 所以T ⋅n =0, 即1+4t +3t 2=0,解得t =-1, 31-=t . 于是所求点的坐标为(-1, 1, -1)和)271 ,91 ,31(--. 6. 求曲面e z -z +xy =3在点(2,1,0)处的切平面及法线方程. 解令F (x , y , z )=e z -z +xy -3, 则n =(F x , F y , F z )|(2, 1, 0)=(y , x , e z -1)|(2, 1, 0)=(1, 2, 0),点(2,1, 0)处的切平面方程为1⋅(x -2)+2(y -1)+0⋅(z -0)=0, 即x +2y -4=0,法线方程为02112-=-=-z y x . 7. 求曲面ax 2+by 2+cz 2=1在点(x 0, y 0, z 0)处的切平面及法线方程.解令F (x , y , z )=ax 2+by 2+cz 2-1, 则n =(F x , F y , F z )=(2ax , 2by , 2cz )=(ax , by , cz ).在点(x 0, y 0, z 0)处, 法向量为(ax 0, by 0, cz 0), 故切平面方程为 ax 0(x -x 0)+by 0(y -y 0)+cz 0(z -z 0)=0,即 202020000cz by ax z cz y by x ax ++=++,法线方程为00000cz z z by y y ax x x -=-=-.8. 求椭球面x 2+2y 2+z 2=1上平行于平面x -y +2z =0的切平面方程.解设F (x , y , z )=x 2+2y 2+z 2-1, 则n =(F x , F y , F z )=(2x , 4y , 2z )=2(x , 2y , z ).已知切平面的法向量为(1, -1, 2). 因为已知平面与所求切平面平行, 所以2121z y x =-=, 即z x 21=, z y 41-=, 代入椭球面方程得1)4(2)2(222=+-+z z z ,解得1122±=z , 则1122±=x , 11221 =y . 所以切点坐标为)1122,11221,112(±± . 所求切平面方程为0)1122(2)11221()112(=±+-±z y x , 即 2112±=+-z y x . 9. 求旋转椭球面3x 2+y 2+z 2=16上点(-1, -2, 3)处的切平面与xOy 面的夹角的余弦.解 x O y 面的法向为n 1=(0, 0, 1).令F (x , y , z )=3x 2+y 2 +z 2-16, 则点(-1, -2, 3)处的法向量为 n 2=(F x , F y , F z )|(-1, -2, 3)=(6x , 2y , 2z )|(-1, -2, 3)=(-6, -4, 6). 点(-1, -2, 3)处的切平面与xOy 面的夹角的余弦为22364616||||cos 2222121=++⋅=⋅⋅=n n n n θ.10. 试证曲面a z y x =++(a >0)上任何点处的切平面在各坐标轴上的截距之和等于a .证明设a z y x z y x F -++=),,(, 则)21,21,21(zy x =n . 在曲面上任取一点M (x 0, y 0, z 0), 则在点M 处的切平面方程为0)(1)(1)(1000000=-+-+-z z z y y y x x x , 即 a z y x z z y y x x =++=++000000. 化为截距式, 得1000=++az z ay y ax x , 所以截距之和为a z y x a az ay ax =++=++)(000000.习题8-71. 求函数z =x 2+y 2在点(1, 2)处沿从点(1, 2)到点)32 ,2(+的方向的方向导数.解因为从点(1, 2)到点)32 ,2(+的向量为)3 ,1(=l , 故 )cos ,(cos )23 ,21(||βα===l l e l . 又因为22)2,1()2,1(==∂∂x x z , 42)2,1()2,1(==∂∂y y z , 故所求方向导数为321234212cos cos +=⋅+⋅=∂∂+∂∂=∂∂βαy z x z l z . 2. 求函数z =ln(x +y )在抛物线y 2=4x 上点(1, 2)处, 沿这抛物线在该点处偏向x 轴正向的切线方向的方向导数.解方程y 2=4x 两边对x 求导得2yy '=4, 解得y y 2='.。

高数第八章测试题及答案

高数第八章测试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 下列函数中，哪一个是奇函数？A. f(x) = x^2B. f(x) = x^3C. f(x) = sin(x)D. f(x) = cos(x)答案：C2. 函数f(x) = x^2 + 3x + 2的导数是？A. 2x + 3B. 2x^2 + 3C. 2x + 6D. x^2 + 3x答案：A3. 曲线y = x^3 - 6x + 8在点(2, -2)处的切线斜率是？A. 0B. 2C. -2D. 4答案：D4. 以下哪个选项是函数y = e^x的原函数？A. x * e^xB. e^xC. ln(x)D. x^2答案：B二、填空题（每题5分，共20分）1. 设函数f(x) = x^2 - 4x + 5，求f(2)的值。

答案：12. 求不定积分∫(3x^2 - 2x + 1)dx。

答案：x^3 - x^2 + x + C3. 计算定积分∫[0, 2] (2x - 1)dx。

答案：34. 求极限lim (x→0) [sin(x)/x]。

答案：1三、解答题（每题10分，共60分）1. 求函数f(x) = ln(x)的导数。

答案：f'(x) = 1/x2. 求曲线y = x^2 - 4x + 5与直线y = 2x - 3的交点坐标。

答案：(1, -2) 和 (5, 7)3. 计算定积分∫[1, 4] (x^2 - 3x + 2)dx。

答案：(4/3)x^3 - (3/2)x^2 + 2x | [1, 4] = 40/3 - 9/2 + 8 = 25/64. 求函数f(x) = x^3 - 6x^2 + 11x - 6的极值点。

答案：极值点为x = 1和x = 5。

5. 求函数f(x) = e^x - x^2的原函数。

答案：F(x) = e^x - (1/3)x^3 + C6. 证明函数f(x) = x^3 + 2x + 1在(-∞, +∞)上是增函数。

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习题8—1（A ）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）一个点集E 的内点一定属于E ，其外点一定不属于E ，其边界点一定不属于E ，其聚点一定属于E ；（2）开集的所有点都是其内点，开集也称为开区域；（3）一个有界集一定能包含在以坐标原点为圆心，适当长的线段为半径的圆内；（4）考查二元函数的定义域时，应从两方面去考虑：用解析式表达的函数要考虑使该解析式有意义的,x y 所对应的点(,)x y 的集合（自然定义域）．对有实际意义的函数还应该从自然定义域中找出使实际问题有意义的点集；（5）当(,)x y 沿某一条曲线趋于00(,)x y 时，函数),(y x f z =的极限存在，并不能说明极限00(,)(,)lim(,)x y x y f x y →存在，但如果当(,)x y 沿某一条使函数有定义的曲线趋于00(,)x y 时，函数),(y x f z =的极限不存在，则00(,)(,)lim (,)x y x y f x y →一定不存在；（6）为说明极限00(,)(,)lim (,)x y x y f x y →不存在，通常也采取用当(,)x y 沿两条不同曲线趋于00(,)x y 时，函数),(y x f z =的极限不相等的方法；（7）如果函数),(y x f z =在点00(,)x y 连续，点00(,)x y 必须是函数),(y x f z =定义域的内点；（8）若0P 是二元函数),(y x f z =的间断点，那么0lim (,)P P f x y →一定不存在．答：（1）前两者都正确，这是根据内点、外点的定义；后两者都不正确，无论是边界点还是聚点它们都可以是E 的点，也可以是非E 的点，如当E 是闭集是，E 的边界点是E 的点当E 是开集时E 的边界点就不是E 的点；又如点)0,0( 是集合}10),{(22<+<=y x y x E的聚点，但是它不是E 的点．（2）前者正确，这是有开集定义决定的；后者不正确，连通的开集才是开区域，不连通的开集不是开区域，如}14){(22><+=x y x y x E ，，是开集，但是不是开区域．（3）正确，这就是有界集的定义．（4）正确，求多元函数的自然定义域如同一元函数的定义域，要从以下几个方面考虑： ①分式中分母不能为零，②开偶次方底数要大于等于零，③对数中真数要于零，④u arcsin 、u arccos 中要求1≤u ，⑤ 若干个式子的四则运算中，取每个式子有意义的交集，等等．（5）两者都正确，如：y x yx y x -+→)0,0(),(lim不存在，但是沿0=y 取极限时值为1；后者是由极限的δε-定义决定．（6）正确，这是证明多元函数极限不存在的基本方法，它源于在A y x f y x y x =→),(lim ),(),(00中，),(),(00y x y x →是以（定义域内的）任意方式实现的．（7）不正确．如：y x y x f -=),(在)0,0(点连续，但是)0,0(点不是函数定义域}),{(y x y x D ≥=的内点．（8）不正确．如：点)0,0(是函数⎩⎨⎧=+≠+=0,1,0,),(2222y x y x xy y x f 的间断点，但是极限 0),(lim )0,0(),(=→y x f y x ．2．判定下列平面点集中哪些是开集、闭集、区域、有界集、无界集？并分别指出它们的聚点所组成的集合（称为导集，用E '表示）和边界E ∂：（1）}1),{(≤+=y x y x E ；（2）}10),{(22≤+<=y x y x E ；（3）}0),{(2>-=x y y x E ；（4）},2),{(22y x y x y x E ><+=．解：（1）E 是有界闭区域，其导集E E ='，其边界}1),{(=+=∂y x y x E ．（2）E 是非开非闭的有界区域，其导集}1),{(22≤+='y x y x E ，其边界)}0,0{(}1),{(22 =+=∂y x y x E ．（3）E 是无界区域，其导集}0),{(2≥-='x y y x E ， }0),{(2=-=∂x y y x E ．（4）E 是有界开集（不是区域），其导集},2),{(22y x y x y x E ≥≤+='，其边界}1,),{(}1,2),{(22≤±=>=+=∂x x y y x x y x y x E ．3．设函数22),(y x y x f -=，求(,)f y x --，),(x x f -．解：(,)f y x --22)()(x y -+-=22x y -=，0)(),(22=--=-x x x x f ．4．设函数y y x y x f +-=1)1(),(2，求),(xyy x f +．解：2222))(()()(/1)/1()(),(y x y x y x yx y x y x x y x y y x x y y x f -=-+=+-+=+-+=+． 5．设函数)1(3-+=x f y z ，已知1=y 时，x z =，求)(x f 及z 的表达式．解：由1=y 时，x z =，有)1(13-+=x f x ，即1]1)1[(1)1(333-+-=-=-x x x f ，所以1)1()(3-+=x x f ；而1)1(3-+=-+=x y x f y z ．6．设函数xy y x y x f =+-),(，求),(y x f 的表达式．解：（方法1）因为4)()(4)2(244),(222222y x y x y xy x y xy x xy y x y x f --+=+--++==+-，所以),(y x f 422x y -=．（方法2）令v y x u y x =+=-、，则22uv y v u x -=+=、，于是 422),()(22u v u v u v xy y x y x f v u f -=-+==+-=，，所以),(y x f 422x y -=．7．求下列各函数的定义域，并作定义域草图：（1）)ln(x y z -=；（2）221arcsin xy y z -+=；（3）221arcsin yx xx y z --+=；（4）41)16ln(2222-++--=y x y x z ．解：（1）由0>-x y 且0≥x ，得定义域}0,),{(≥>=x x y y x D ．（2）由022>-x y 及1≤y ，有1≤<y x ，得定义域}1),{(≤<=y x y x D ．（3）由0100122>--≥≠≤y x x x xy、、、，有0122>≤<+x x y y x 、、，得定义域}0,,1),{(22≠≤<+=x x y y x y x D ．（4）由040162222≥-+>--y x y x 、，有16422<+≤y x ，或4222<+≤y x ，得定义域}42),{(22<+≤=y x y x D ．8．求下列极限：（1）yx yx y x -+→22lim)1,1(),(；（2）22)1,(),(sin lim y x xy y x -→π；（3）2)1,0(),(2tan limxy xy y x →；（4）22)0,0(),(1sinlim y x x y x +→；（5）231lim)1,1(),(-+-→xy xy y x ；（6）22(,)(1,1)sin()lim x y x y x y →--．解：（1）=-+=-+→122122lim )1,1(),(y x y x y x 3．（2）=-=-→2222)1,(),(1sin sin limπππy x xy y x 0．（3）2111211lim tan lim 212tan lim)1,0(),()1,0(),(2)1,0(),(=⨯⨯==→→→y xy xy xy xy y x y x y x ．（4）因为221sinyx +有界，而0lim )0,0(),(=→x y x ，所以=+→22)0,0(),(1sinlim yx x y x 0．（5）=++=-++-=-+-→→→)23(lim 1)23)(1(lim231lim)1,1(),()1,1(),()1,1(),(xy xy xy xy xy xy y x y x y x 4．（6）=⨯=--+=--→→12)sin()(lim )sin(lim 2222)1,1(),(22)1,1(),(y x y x y x y x y x y x y x 2．9．证明下列极限不存在：（1）(,)(0,0)limx y x yx y→-+；（2）22)0,0(),(sin lim y x xy y x +→．证明：（1）沿)1(-≠=k kx y 取极限，则k kkx x kx x y x y x x x kx y +-=+-=+-→→=11lim lim00，当k 取不同值时，该极限值不同，所以极限(,)(0,0)limx y x yx y →-+不存在．（2）先沿0=y 取极限，则00lim sin lim02200==+→→=x x y yx xy；再沿x y =取极限，则212sin lim sin lim 22022==+→→=x x y x xy x x x y ，由于沿两种不同方式取极限其极限值不同，所以极限22)0,0(),(sin limy x xyy x +→不存在．10．找出下列函数的间断点的集合E ：（1）22y x xyz +=；（2）221)sin(y x y x z --+=；（3）)1ln(y x x y x z +++=．解：三个函数都是初等函数，找间断点只需找函数无定义的点，并且这些点又是定义域的聚点．（1）函数只在)00(，点无定义，且)00(，是定义域的聚点，所以断点的集合)}00{(，=E ．（2）函数在圆周122=+y x 上无定义，且圆周122=+y x 上的点都是定义域的聚点，所以断点的集合}1),{(22=+=y x y x E ．（3）函数的定义域}000),{(≠≠+≥+=x y x y x y x D ，，，函数在0<+y x 及0=x 上无定义，这些点中只有0=+y x ，及0=x （0>y ）是定义域的聚点，所以断点的集合}0,0),{(}0),{(>==+=y x y x y x y x E ．习题8—1（B ）1．某厂家生产的一种产品在甲、乙两个市场销售，销售价格分别为y x 、（单位：元），两个市场的销售量21Q Q 、各自是销售价格的均匀递减函数，当售价为10元时，销售量分别为2400、850件，当售价为12元时，销售量分别为2000、700件．如果生产该产品的成本函数是(2012000+=C )21Q Q +，试用y x 、表示该厂生产此产品的利润L ．解：根据已知，设y a b Q x a b Q 222111-=-=、，由10=x 时，24001=Q ；12=x 时，20001=Q ，有⎩⎨⎧=-=-，，2000122400101111a b a b 得、2001=a44001=b ，于是x Q 20044001-=．由10=y 时，8502=Q ；12=y 时，7002=Q ，有⎩⎨⎧=-=-，，70012850102222a b a b 得、752=a16002=b ，于是y Q 7516002-=．两个市场销售该产品的收入为22217516002004400y y x x yQ xQ R -+-=+=，该产品的成本(2012000+=C y x Q Q 15003200040008800012000)21-+-+=+y x 15004000132000--=．根据利润等于收入减去成本，得)15004000132000(751600200440022y x y y x x L ----+-= 132000752003100840022---+=y x y x ．2．设函数⎪⎩⎪⎨⎧=+≠+--++=1,0,1,11),(22222222y x y x y x y x y x f 求函数值222),(R y x y x f =+．解：当1±=R 时，则122=+y x ，于是0),(),(122222===+=+y x R y x y x f y x f ；当1±≠R 时，则122≠+y x ，于是2211),(222R R y x f R y x -+==+． 3．求函数ln[ln()]z x x y =-的定义域．解：由0)ln(>-y x x ，有0>x 且0)ln(>-y x ，即0>x 且1>-y x ，或写作0>x 且1-<x y ；或0<x 且0)ln(<-y x ，即0<x 且10<-<y x ，或写作0<x 且x y x <<-1，所以定义域}1,0),{(}1,0),{(x y x x y x x y x y x D <<-<-<>= ． 4．求下列极限：（1）22)0,0(),(1e lim 22y x y x y x +-+→；（2）y y x xy)11(lim ),2(),(++∞→；（3）22)0,0(),(limy x xyy x +→；（4）4422),(),(lim y x y x y x ++∞∞→．解：（1）令t y x =+22，则当)00()(，，→y x 时，+→0t ，所以 =-=+-+→+→ty x t t y x y x 1e lim 1e lim 022)0,0(),(221．或者：因为)00()(，，→y x 时，1e 22-+y x 与22y x +是等价无穷小，所以1lim 1e lim 2222)0,0(),(22)0,0(),(22=++=+-→+→y x y x y x y x y x y x ．（2）==+=++∞→+∞→211),2(),(),2(),(e ])11[(lim )11(lim x xy y x y y x xyxy e ．（3）令θρθρsin cos ==y x 、，则当)00()(，，→y x 时，0→ρ（其中θ在区间)20[π，内任意变化），所以==+<≤→→θθρπθρsin cos lim lim20022)0,0(),(yx xy y x 0．（4）因为224424424422110yx y x y y x x y x y x +≤+++=++≤，而00lim ),(),(=∞∞→y x ， 0)11(lim 22),(),(=+∞∞→yx y x ，根据“夹逼准则”得0lim 4422),(),(=++∞∞→y x y x y x ． 5．证明极限22222)0,0(),()(lim y x y x y x y x -+→不存在.证明：先沿0=y 取极限，00lim )(lim 002222200==-+→=→=x y x y y x y x y x ，再x y =取极限，1lim )(lim 44222220==-+→=→=x x y x y x y x x x y x x y ，由于沿两种不同方式取极限其极限值不同，所以极限22222)0,0(),()(lim y x y x y x y x -+→不存在．6．讨论函数⎪⎩⎪⎨⎧=≠=0001sin )(xy xy xyx y x f ，，，，的连续性．解：当0≠xy 时，xyx y x f 1sin)(=，是连续函数．当0=xy 时，满足0=xy 的点是x 轴上点)0(0，x 或y 轴上点)0(0y ，，对y 轴上点)0(0y ，，极限)0(0)(lim0),0(),(0y f y x f y y x ，，==→，这些点是函数的连续点．对x 轴上点)0(0，x （除去)00(，），当0≠y 时，极限xy x y x f x y x x y x 1sinlim )(lim )0,(),()0,(),(00→→=，不存在（x 极限不是零，xy1sin 震荡），所以这些点是间断点．综上，函数)(y x f ，在点)0(0，x （00≠x ）处不连续，其余点处都连续．习题8—2（A ）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）极限xy x f y x x f x ∆-∆+→∆),(),(lim00000既是x 的一元函数0(,)z f x y =在点0x 处的导数，也是二元函数(,)z f x y =在点00(,)x y 处对变量x 的偏导数；（2）二元函数在某一点处连续是在这点偏导数存在的必要条件；（3）二元函数的两个二阶混合偏导数y x f ∂∂∂2与xy f∂∂∂2只要存在就一定相等．答：（1）正确，这是根据导数与偏导数的定义．（2）不正确，例如函数22y x z +=在点)00(，O 处连续，但是)00()00(，、，y x z z ''都不存在．事实上：因为xx xz x z x x ∆∆=∆-∆→∆→∆0lim)00()0(lim，，不存在，所以)00(，x z '不存在；由变量y x 、的对称性得，)00(，y z '也不存在．（3）不正确．还需要y x f ∂∂∂2与xy f ∂∂∂2连续，否则它们不一定相等，如函数⎪⎩⎪⎨⎧=+≠+⋅+-=，，，，000),(22222222y x y x xy yx y x y x f在点)0,0(处1)00(-=''，xyf ，1)00(=''，yx f ，从而)00()00(，，yx xy f f ''≠''．事实上， y y y h y h hy f y h f y f h h x -=+-=-='→→222200lim )0()(lim)0(，，，，特别0)00(='，x f ， x x k x k x kx f k x f x f h k y =+-=-='→→222200lim )0()(lim)0(，，，，特别0)00(='，y f ， 1lim )00()0(lim)00(00-=-'-'=''→→k kk f k f f k x x k xy ，，，， 1lim )00()0(lim)00(00=='-'=''→→hhhf h f f h y y h yx ，，，． 2．求下列函数对各个自变量的一阶偏导数：（1）yx xy z +=2（0>x ）；（2）2sin cos()z xy x y =++；（3）)2ln(y x z -=；（4）)ln ln(3y x z +=；（5）yz x=（0>x ）；（6）xy z -=1arcsin ；（7）arctanx yz x y-=+；（8）22yx xy z +=；（9）zy x u )tan(22-=；（10）yxz u =．解：（1）将函数改写为yx xy z +=2，则xy y y x y x z 212122+=+=∂∂，32/3212)21(2y xxy y x xy yz -=-⋅+=∂∂-．（2）)sin(2sin )sin(cos sin 2y x xy y y x y xy xy xz+-=+-⋅=∂∂， )sin(2sin )sin(cos sin 2y x xy x y x x xy xy yz+-=+-⋅=∂∂．（3）)2ln()2(2121)2ln(21y x y x y x y x x z --=-⋅-=∂∂， )2ln()2(1)2(21)2ln(21y x y x y x y x y z ---=-⋅-⋅-=∂∂．（4）y x x x y x x z ln 33ln 13223+=⋅+=∂∂，)ln (11ln 133y x y y y x y z +=⋅+=∂∂．（5）x yxy xyx y xy x y xy x y xy y x z sin cos 21)(sin cos 2332+=-⋅-=∂∂， xyx y x yy x x x y xy x y xy x y z sin cos 211sin cos 2-=⋅-=∂∂．（6）)1(212)1(11xy xy yxy y xy x z --=--⋅--=∂∂， )1(212)1(11xy xy xxy x xy y z --=--⋅--=∂∂．（7）2222)()(1)(1)(11y x yy x y x y x yx y x xz+=+-⋅-+⋅+-+=∂∂， 2222)()(1)(1)(11y x xy x y x y x yx y x yz +-=+-⋅-+⋅-+-+=∂∂．（8）2/3223222222)(y x y y x y x x xy y x y xz +=++⋅-+=∂∂，由变量y x 、的对称性，得2/3223)(y x x y z +==∂∂．（9）zy x x z x y x x u )(sec 22)(sec 222222-=⋅-=∂∂， z y x y z y y x y u )(sec 2)2()(sec 222222--=-⋅-=∂∂，222)tan(z y x z u --=∂∂．（10）z z y y z z x u y x y x ln 11ln =⋅=∂∂，z z yx y x z z y u y xy x ln )(ln 22-=-⋅=∂∂， yyx y xz yxz y x z u --==∂∂1．3．求下列函数在指定点的偏导数：（1）设xyy x y x f +=2),(，求)4,1(xf ∂∂及)4,1(yf ∂∂；（2）设xy x y x z xsec)1(e 2-++=，求)0,1(x z 及)0,1(y z ．解：（1）在00>>y x 、时，将函数改写为xy yx y x f +=2),(，则x x y xy x f 21-=∂∂，xyy y x y f 21+-=∂∂ 21211]21[41)4,1(-=-=-=∂∂==y x xx y xy xf， 814181]21[41)4,1(=+-=+-=∂∂==y x xy yy x yf ．（2）因为1e )0(-+=x x z x ，，所以=+=-+=--11)1e ()1e (d d )0,1(x x x xx x xz e 1+，因为e )1(+=y y z ，，所以1)e (d d)0,1(0=+==y y y yz ．4．求曲线⎪⎩⎪⎨⎧=+++=1,2122x y x z 在点)3,1,1(M 处的切线与y 轴正向的夹角．解：222yx y yz ++=∂∂，212112211=++=∂∂====y x y x yx y yz ，用α表示曲线⎪⎩⎪⎨⎧=+++=1,2122x y x z 在点)3,1,1(M 处的切线与y 轴正向的夹角，则21t a n =α，所以432621arctan '≈=α． 5．求下列函数的高阶偏导数：（1）设y x xy y x z +-+=22，求22x z ∂∂，22yz ∂∂，y x z ∂∂∂2和224y x z∂∂∂；（2）设xy x z ln =，求22x z ∂∂，22y z ∂∂和23y x z∂∂∂；（3）设y x yx z -+=arctan ，求22x z ∂∂，22yz ∂∂和y x z ∂∂∂2．解：（1）122-+=∂∂y xy xz，122++=∂∂xy x y z ， y x z 222=∂∂，x yz222=∂∂，)(2222y x y x y x z +=+=∂∂∂，223=∂∂∂y x z ，0224=∂∂∂yx z．（2）1ln ln +=⋅+=∂∂xy xy y x xy x z ，yxxy x x y z =⋅=∂∂， x xy y x z 122==∂∂，222y x y z -=∂∂，y xy x y x z 12==∂∂∂，2231yy x z -=∂∂∂．（3）2222)()()()(11y x y y x y x y x y x y x xz+-=-+---++=∂∂，22222)(2y x xyx z +=∂∂， 2222)()()()(11y x x y x y x y x yx y x yz +=-++--++=∂∂，22222)(2y x xyy z +-=∂∂， 22222222222)()()2(y x x y y x y y y x y x z +-=+--+-=∂∂∂． 6．设函数22(,,)f x y z xyz y z z x =++，求)1,0,0(xx f ，)2,0,1(xz f 和)1,0,2(zzx f ．解：因为x x f =)10(，，，则0)(d d )100(022===x xx x xf ，，，因为x z z x f 2)0(=，，，则42)()2,0,1(212122==∂∂∂=====z x z x xz zx z z x f 、、，22)()1,0,2(2121223==∂∂∂=====z x z x zzx x z xz f 、、．7．设函数2ey x z =，证明02=∂∂+∂∂yz y x z x．证明：因为33222e 2e 122yxzy x y z y z y x z y xy x-=-=∂∂==∂∂，，所以 0)2(2222=-+=∂∂+∂∂yxz y xz y z y x z x． 8．设函数xyx z sin=，证明2z y z y x z x =∂∂+∂∂．证明：因为x yxy z x y x x y x y x x z cos 1cos sin 21=∂∂-=∂∂，，所以2s i n 2c o s c o s s i n 2z x y x x y xy x y x y x y x y z y x z x==+-=∂∂+∂∂． 9．设函数x y z u arctan =，证明0222222=∂∂+∂∂+∂∂zuy u x u ．证明：因为2222)()/(1y x yz x y x y z x u +-=-⋅+=∂∂，22222)(y x xyzx u +=∂∂， 2221)/(1y x xz x x y z y u +=⋅+=∂∂，22222)(y x xyz y u +-=∂∂， x y z u arctan =∂∂，022=∂∂zu，所以00)()(222222222222=++-+=∂∂+∂∂+∂∂y x xyzy x xyz z u y u x u ． 10．若函数)(),(y g x f 都可导，设)()(y g x f z =，证明x z ∂∂y z∂∂z =y x z ∂∂∂2．证明：因为)()(y g x f x z'=∂∂，)()(y g x f y z '=∂∂，)()(2y g x f y x z ''=∂∂∂，所以x z ∂∂)()()()()()(y g x f z y g x f y g x f yz''=''=∂∂z =y x z ∂∂∂2．习题8—2（B ）1．设一种商品的需求量Q 是其价格1p 及某相关商品价格2p 的函数，如果该函数存在偏导数，称Qp p Q E 111∂∂-=为需求对价格1p 的弹性、Q p p Q E 222∂∂-=为需求对价格2p 的交叉弹性．如果某种数码相机的销售量Q 与其价格1p 及彩色喷墨打印机的价格2p 有关，为 222110250120p p p Q --+=，当501=p ，52=p 时，求需求对价格1p 的弹性、需求对价格2p 的交叉弹性．解：由211250p p Q -=∂∂，22210p p Q--=∂∂，有1111250Qp Q p p Q E =∂∂-=，Qp p Q p p Q E 222222210+=∂∂-=，当501=p ，52=p 时，50255050250120=--+=Q 需求对价格1p 的弹性：1.0250505015501121======Q p p p Qp E 、、，需求对价格2p 的交叉弹性：=+=====5052225502221210Q p p p Qp p E 、、2．2．已知z y x 、、满足3xy z =，证明1-=∂∂⋅∂∂⋅∂∂zx x y y z ．证明：由3xy z =，有23xy yz=∂∂，由33x zy =，有x y xx z x z x y 33)31(333/43-=⋅-=-⋅=∂∂-，由3y z x =，有31y z x =∂∂，得11)3(332-=⋅-⋅=∂∂⋅∂∂⋅∂∂y x y xy z x x y y z ． 3．设函数222ln z y x u ++=，证明2222222221z y x z u y u x u ++=∂∂+∂∂+∂∂．证明：将函数改写为)ln(21222z y x u ++=，则 222z y x x x u ++=∂∂，2222222222222222)()(2z y x x z y z y x x x z y x x u ++-+=++⋅-++=∂∂，由变量的对称性，有222222222)(z y x y z x y u ++-+=∂∂，222222222)(z y x z y x z u ++-+=∂∂，所以 2222222222222222222)()()()(z y x z y x y z x x z y z u y u x u ++-++-++-+=∂∂+∂∂+∂∂ 22222222221)(z y x z y x z y x ++=++++=． 4．设函数),(y x f 满足2)(=y x f yy ，，且1)0,(=x f ，x x f y =)0,(，求),(y x f ．解：由2)(=y x f yy ，，两边同时对y 求不定积分，有)(2d 2)(x y y y x f y ϕ+==⎰，，用0=x 代入该式，有)()0(x x f y ϕ=，，根据条件x x f y =)0,(，得x x =)(ϕ，于是 x y y x f y +=2)(，．上式两边同时再对y 求不定积分，有)(d )2()(2x xy y y x y y x f ψ++=+=⎰，，由条件1)0,(=x f ，得1)(=x ψ，所以 1),(2++=xy y y x f ． 5．设函数xy y x f =)(，，求)00(，x f '及)00(，y f '．解：00lim )00()0(lim )00(0==∆-∆='→∆→∆x x x xf x f f ，，，，00lim )00()0(lim)00(0==∆-∆='→∆→∆x y y yf y f f ，，，（或由变量y x 、的对称性求得）．6．设函数⎪⎩⎪⎨⎧=≠-+=，，，，，x y x y y x yx y x f 0)(证明在)00(，点处),(y x f 的两个偏导数都不存在．证明：因为极限x xf x f x x ∆=∆-∆→∆→∆1lim)00()0(lim00，，不存在，极限yf y f y ∆-∆→∆)00()0(lim 0，， xx ∆-=→∆1lim0不存在，所以在)00(，点处),(y x f 的两个偏导数都不存在．习题8—3（A ）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）称函数(,)z f x y =在00(,)x y 可微分，如果在这一点函数的两个偏导数都存在，并且0]),(),([lim0000)0,0(),(=∆+∆-∆→∆∆ρy y x f x y x f z y x y x ，其中z ∆为函数),(y x f 在点),(00y x的全增量，ρ=；（2）函数在一点可微分，它在这点必连续；（3）函数在一点可微分的充分必要条件是，在这点的偏导数都存在；（4）函数(,)z f x y =在一点00(,)x y 的偏导数连续，能保证在这点附近曲面(,)z f x y =可以用平面(,)z L x y =来近似替代，其中))(,())(,(),(),(00000000y y y x f x x y x f y x f y x L y x -+-+=．答：（1）正确，可微的必要条件是两个偏导数存在，且),(),(0000y x f B y x f A y x ==，，再根据0]),(),([lim0000)0,0(),(=∆+∆-∆→∆∆ρy y x f x y x f z y x y x ，有)()(ρo y B x A z =∆+∆-∆，即．)(ρo y B x A z +∆+∆=∆，这就是函数可微的定义．（2）正确，事实上，由可微，根据定义有)(ρo y B x A z +∆+∆=∆，于是z y x ∆→∆∆)0,0(),(lim0)]([lim )0,0(),(=+∆+∆=→∆∆ρo y B x A y x ，这表明函数在该点连续．（3）不正确，偏导数存在仅仅是可微的必要条件，而不是可微的充分条件，如函数xy y x f =)(，在)00(，O 两个偏导数都存在且等于零（习题8-2（B ）5），但是函数)(y x f ，在)00(，O 不可微．事实上，若可微，则)()()00()00(ρρo o y f x f z y x =+∆+∆=∆，，，但是22)()(limlimy x y x z∆+∆∆∆=∆→→ρρρ不存在（分别沿0=∆x 、x y ∆=∆取极限，其值为0及2/1），这与)(ρo z =∆矛盾，所以函数)(y x f ，在)00(，O 不可微．函数可微的充分条件是偏导数在该点连续．（4）正确，若记y y y x x x ∆=-∆=-00、，则)()(y x L y x f ，，-)])(())(()([)(00000000y y y x f x x y x f y x f y x f y x -+-+-=，，，， z z y y x f x y x f y x f y y x x f y x d ])()([)]()([00000000-∆=∆+∆--∆+∆+=，，，，，由此得),(),(y x L y x f ≈，这表明在点)(00y x ，附近曲面(,)z f x y =可以用平面(,)z L x y =来近似替代，这就是所谓的局部线性化．2．求下列函数的全微分：（1）y y x z 22+=；（2）1cos()z x y=+；（3）xyz e =；（4）yxz tanln =；（5）ln(23)u x y z =-+；（6）22y x z u +=．解：（1）因为xy x z 2=∂∂，y x y z 12+=∂∂，所以y yx x xy z d )1(d 2d 2++=．（2）因为)1sin(y x x z +-=∂∂，)1sin(1)1()1sin(22y x yy y x y z +=-⋅+-=∂∂，所以 )d d 1()1sin()d 1sin(1)d 1sin(d 22x y yy x y y x y x y x z -⋅+=+++-=．（3）因为x y x y x z e 2-=∂∂，xyxy z e 1=∂∂，所以 )d d (e 1d e 1d e d 22x y y x xy x x x y z x yx yx y-=+-=．（4）因为y x y y y x y x x z 2cos 21sec cot 2=⋅=∂∂，y x y x y x y x y x y z 2cos 2)(sec cot 222-=-⋅=∂∂，所以)d d (2csc 2d 2csc 2d 2csc 2d 22y x x y y xyy y x y x x y x y z -⋅=-=（5）因为z y x x u 321+-=∂∂，z y x y u 322+--=∂∂，zy x z u 323+-=∂∂，所以 zy x zy x z y x z z y x y z y x x u 32d 3d 2d 32d 332d 232d d +-+-=+-+--++-=．（6）因为z xz x u y x ln 222+=∂∂，z yz y u y x ln 222+=∂∂，12222)(-++=∂∂y x z y x zu，所以 z zy x y z yzx z xzu y x y x y x d )(d ln 2d ln 2d 122222222-+++++⋅+⋅=]d )d d (ln 2[2222z zy x y y x x z zy x +++⋅=+．3．当1=x ，2=y 时，求函数)41ln(22y x z -+=的全微分和局部线性化．解：因为22418y x x x z -+=∂∂，22412y x y y z -+-=∂∂，821=∂∂==y x xz ，421-=∂∂==y x yz ，所以y x z d 4d 8d )2,1(-=，而01ln )21(==，z ，)2)(21()1)(21()21()(-+-+=y z x z z y x L y x ，，，，y x y x 48)2(4)1(80-=---+=．4．当2=x ，1-=y ，1.0-=∆x ，2.0=∆y 时，求函数xy z 2=的全增量z ∆及全微分z d ．解：22xy x z -=∂∂，x y y z 2=∂∂，41)1,2(-=∂∂-x z ，1)1,2(-=∂∂-yz，当2=x ，1-=y ，1.0-=∆x ，2.0=∆y 时：全增量1632.01903121190642)1(9.1)8.0()(2222-≈-=-=---=-∆+∆+=∆x y x x y y z ，全微分1750.04072.01)1.0(41d )1,2()1,2(-=-=⨯--⨯-=∆∂∂+∆∂∂=--y y z x xz z ．习题8—3（B ）1．一个圆柱形构件受压后发生形变，它的半径由20cm 增加到05.20cm ，高由100cm 减少到99cm ，求此构件体积变化的近似值．解：设构件的高为h 、底半径为r 、体积为V ，则h r V 2π=．rh r V π2=∂∂，2r hVπ=∂∂，于是h r r rh V ∆+∆=22d ππ，当105.010020-=∆=∆==h r h r 、、、时，628200)]1(2005.0100202[d 2-≈-=-⨯+⨯⨯⨯=≈∆ππV V (3cm ) ，即体积大约减少了628 (3cm )．2．计算3397.102.1+的近似值．解：考虑函数33y x z +=，取03.002.02100-=∆=∆==y x y x 、、、，而33223yx x z x +='，33223yx y z y +='，3)21(=，z 、2/1)21(='，x z 、2)21(='，y z ，则)(97.102.10033y y x x z ∆+∆+=+，y y x z x y x z y x z y x ∆'+∆'+≈)()()(000000，，，95.206.001.03)03.0(202.05.03=-+=-⨯+⨯+=．3．设函数),(y x f z =在点)10(，的某个邻域内可微，且)(321)1,(ρo y x y x f +++=+，其中22y x +=ρ，求函数),(y x f z =在点)10(，处的全微分及局部线性化．解：在)(321)1,(ρo y x y x f +++=+中，令00==y x 、，得1)10(=，f ．在点)10(，考虑函数),(y x f z =的全增量： )(321)(321)10()1(ρρo y x o y x f y x f z +∆+∆=-+∆+∆+=-∆+∆=∆，，，（其中22)()(y x ∆+∆=ρ）根据全微分的定义，有y x y x zd 3d 232d )1,0(+=∆+∆=，并且得3)10(2)10(==，、，y x f f ． )1)(10()0)(10()10(),(-+-+=y f x f f y x L y x ，，，232)1(321-+=-++=y x y x ．4．设函数⎪⎩⎪⎨⎧=+≠++=,0,0,0,),(2222222y x y x y x yx y x f 在)0,0(O 点处讨论偏导数的存在性、偏导数的连续性以及函数),(y x f 的可微性．解：因为00lim )00()0(lim==∆-∆→∆→∆x x xf x f ，，，00lim )00()0(lim==∆-∆→∆→∆x y yf y f ，，，所以在)0,0(O 点处函数)(y x f ，的两个偏导数都存在，且0)10(0)00(==，、，y x f f ．再讨论可微性，函数在)0,0(O 处的全增量用z ∆表示，则222)()()()00()00(y x y x z y f x f z y x ∆+∆∆⋅∆=∆=∆-∆-∆，，，记22)()(y x ∆+∆=ρ，则 2/3222)0,0(),(0])()[()(lim)00()00(limy x yx yf x f z y x y x ∆+∆∆∆=∆-∆-∆→∆∆→ρρ，，不存在（沿0=∆x 取极限，其值为0；沿x y ∆=∆取极限，其值为22/1），所以函数)(y x f ，在)0,0(O 点处不可微．进而得偏导（函）数在)0,0(O 点处不连续（若偏导（函）数在)0,0(O 点处连续，根据可微的充分条件，则函数一点可微，与函数不可微矛盾）．习题8—4（A ）1．判断下列论述是否正确，并说明理由：（1）对多元复合函数来说，欲求其对自变量的偏导数，借助于树形图比较方便．不论中间变量是几元函数，最终求出的偏导数所含的项数等于从因变量到达该自变量的路径数目，某一项有几个因式，取决于与该项相对应的路径中所含有的线段数目；（2）对于可微的复合函数),,(v u x f z =，),(),(y x v v y x u u ==，，z 对于x 的偏导数xvv z x u u z x z x z ∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂=∂∂；（3）利用全微分形式的不变性，对一个多元复合函数来说可以先求其全微分，最后再得出该复合函数对各自变量的偏导数．答：（1）正确，这是复合函数的链式求导法则决定的，如若函数)(t z z =由函数)()()()(t y y t x x y x u u y x u f z ====、、，、，，复合而成，复合函数的树形图为右图，而tyy z t x x z t y y u u z t x x u u z t z d d d d d d d d d d ∂∂+∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂= 在图中我们可以看到从变量z 到变量t 有四条路径，由此导数公式中有四项之和，而每一项中（如第一项）偏导数或导数的个数（3个）等于这条路径上从z 到t 段数（3段）．（2）不正确，左、右式中的x z ∂∂含义不同，左式中xz∂∂表示z 对自变量x 求导，它涉及图中三个x ，而右式中的xz∂∂仅表示z 对中间变量x （一）求导，（当某一个变量在复合函数中有双重身份，既是自变量又是中间变量时会出现这种记号混淆情况），为了与左式中xz∂∂区别，此处应当用记号x f ∂∂（同时v z u z ∂∂∂∂、分别用v f u f ∂∂∂∂、）表示，即写作xv v f x u u f x f x z ∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂=∂∂．（3）正确，即若某个复合函数的全微分是x y x g x y x h f d )(d )(d ，，+=（通常这个全微分是由微分法则与微分形式不变性求得），则)(y x h xf，=∂∂、)(y x g y f ，=∂∂，这是多元复合函数求偏导数的方法之一．2．设函数)2ln(y x z +=，而t x =，t y 2sin =，求tz d d ．解：（方法1）函数的复合关系如图，则=+++=∂∂+∂∂=t t y x t y x t y y z t x x z t z cos sin 2212122d d d d d d tt t tt 2sin 22sin 1++．（方法2）消去中间变量，有)sin 2ln(2t t z +=，按一元函数求导，得=++=t t t t t t z 2sin 2cos sin 22/2d d tt t tt 2sin 22sin 1++．（注：具体函数的复合函数都有以上两种方法，并且方法2简单，但是本节的目的在于练习复合函数链式求导方法，所以后面只用方法1求导）3．设函数y x z cos 2=而)(x y y =是x 的可微函数，求xz d d ．解：=⋅-=∂∂+∂∂=xy y x y x x y y z x z x z d d sin cos 2d d d d 2)(sin cos 22x y y x y x '⋅-． 4．设函数vu x z 2e -=，而x v x u 1sin ==、，求xzd d ．解：xvv z x u u z x z x z d d d d d d ∂∂+∂∂+∂∂= =--+=---)1(e 2cos e e2222xx x x v u v u vu )2cos 1(e 2sin x x x x x ++-． 5．设函数v uz e =，而y x u +=，y x v -=，求x z ∂∂和yz∂∂．解：1e 1e 12⋅-⋅=∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂v uv uvu v x v v z x u u z x z =-=v uv u v e 2y x yx y x y -+--e )(22， =+=-⋅-⋅=∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂v uv u v u vu v v u v y v v z y u u z y z e )1(e 1e 122yx yx y x x -+-e )(22． 6．设函数122)(++=xy y x z ，求x z ∂∂和yz∂∂．解：这是幂指函数求导，为方便求导，将它写作复合函数，为此令122+=+=xy v y x u 、，则vu z ==⋅+=∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂-y u u x vu xv v z x u u z x z v v ln 21)]ln()1(2[)(2222122y x y y x xy x y x xy ++++++， =⋅+=∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂-x u u y vu y vv z y u u z y z v v ln 21)]ln()1(2[)(2222122y x x yx xy y y x xy ++++++．（注：yz∂∂可以由变量y x 、的对称性直接写出） 7．求下列函数的一阶偏导数（其中函数f 具有一阶连续的偏导数或导数）：（1）)(22y x xy f z -=，；（2）)e (yx yx f z +=，；（3）)(22y x xf z +=；（4）),32,(xyz z y x x f u ++=．解：（1）212122f x f y x f y f xz'+'=⋅'+⋅'=∂∂，21212)2(f y f x y f x f y z '-'=-⋅'+⋅'=∂∂．（2）=⋅'+⋅'=∂∂+y x f y f x z e 12121e 1f f yy x '+'+， =⋅'+-⋅'=∂∂+y x f y x f y z e )(221212e f f yxy x '+'-+．（3）=+⋅'+=∂∂2222yx xf x f x z f y x x f '++222，=+⋅'=∂∂222t x y f x y z f yx xy '+22．（4）32132111f yz f f yz f f f xu'+'+'=⋅'+⋅'+⋅'=∂∂， 32321220f xz f xz f f f u yz'+'=⋅'+⋅'+⋅'=∂∂， 32321330f xy f xy f f f zu'+'=⋅'+⋅'+⋅'=∂∂． 8．设函数)(x y xyf z =，其中)(u f 是可微函数，证明z yz y x z x2=∂∂+∂∂．证明：因为)()()()()(22x yf x y x y yf xy x y f xy x y yf x z '-=-⋅'+=∂∂，)()(1)()(xyf y x y xf x x y f xy x y xf y z '+=⋅'+=∂∂，所以 z xy xyf x y f y x y xyf x y f y x y xyf y z y x z x2)(2)()()()(22=='++'-=∂∂+∂∂． 9．设函数)(22y x f y z -=，其中)(u f 是可微函数，证明211y zy z y x z x =∂∂+∂∂．证明：因为)()(22)()(2222222222y x f y x f xy x y x f y x f y x z --'-=⋅--'-=∂∂， )()(2)(1)()2()()(222222222222222y x f y x f y y x f y x f y y x f y y x f y z --'+-=--⋅-'--=∂∂，所以)()(2)(1)()(211222222222222y x f y x f y y x yf y x f y x f y y z y x z x --'+-+--'-=∂∂+∂∂ 2222)(y zy x f y y =-=．10．用微分形式不变性求函数xxy z )1(+=的偏导数x z ∂∂和yz ∂∂．解：令xy u +=1，则xu z =，则根据微分法则与微分形式不变性，得u xu x u u u xy z x x x x d d ln )d()1(d d 1-+==+= )1(d )1(d )1ln()1(1xy xy x x xy xy x x +++++=- )d d ()1(d )1ln()1(1y x x y xy x x xy xy x x +++++=- y xy x x xy xy xy xy x x x d )1(d )]1ln()1()1([121--++++++=所以，)1ln()1()1(1xy xy xy xy xzx x ++++=∂∂-，12)1(-+=∂∂x xy x y z ．习题8—4（B ）1．在解偏微分方程（含有未知函数的偏导数的方程，也称为数理方程）时，常常要用变量代换将一个复杂的方程化为一个简单的方程，从而可以求其解．设),(y x z z =具有二阶连续偏导数，若用变量代换ay x v y x u +=-=，2将偏微分方程0622222=∂∂-∂∂∂+∂∂yzy x z x z 化为02=∂∂∂v u z ，求a 的值．解：v z u z x v v z x u u z x z ∂∂+∂∂=∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂，v z a u z yvv z y u u z y z ∂∂+∂∂-=∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂2， 22222222222222v zv u z u z x v v z x u u v z x v v u z x u u z x z ∂∂+∂∂∂+∂∂=∂∂∂∂+∂∂∂∂∂+∂∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂，2222222222222244)()(2vz a v u z a u z y v v z y u u v z a y v v u z y u u z y z ∂∂+∂∂∂-∂∂=∂∂∂∂+∂∂∂∂∂+∂∂∂∂∂+∂∂∂∂-=∂∂，222222222222)2(2vza v u z a u z y v v z y u u v z y v v u z y u u z y x z ∂∂+∂∂∂-+∂∂-=∂∂∂∂+∂∂∂∂∂+∂∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂∂．由0622222=∂∂-∂∂∂+∂∂y zy x z x z ，有222226126v z v u z u z ∂∂+∂∂∂+∂∂22222)2(2v z a v u z a u z ∂∂+∂∂∂-+∂∂-044222222=∂∂-∂∂∂+∂∂-v z a v u z a u z ，即0)6()105(2222=∂∂-++∂∂∂+vz a a v u z a ，要化为02=∂∂∂v u z ，必须062=-+a a ，且0105≠+a ，由062=-+a a ，即0)2)(3(=+-a a ，得3=a 或2-=a ，但是由0105≠+a ，所以只能是3=a ．2．设),,(z y x u u =有一阶连续偏导数，且满足x x x x u =)2,(2，，x x x x u x =)2,(2，，=)2,(2x x x u y ，)2,(2x x x u z ，，求)2,(2x x x u y ，.解：令22x z x y ==、，等式x x x x u =)2,(2，两边同时对x 求导，有12)2,(2)2,(1)2,(222=⋅+⋅+⋅x x x x u x x x u x x x u z y x ，，，，（*）由于x x x x u x =)2,(2，，=)2,(2x x x u y ，)2,(2x x x u z ，，则（*）式化为1)2()22(3=++x x x u x x y ，，，所以=)2,(2x x x u y ，)1(21x x+-．3．若函数)(u f 有二阶导数，且2)0(0)0(='=f f ，，又函数)sin e (y f z x=满足方程xzy z x z 22222e =∂∂+∂∂，求)(u f ．解：令y u xsin e =，则)(u f z =，于是y u f xuu z x z x sin e )(d d '=∂∂=∂∂，y u f y u u z y z x cos e )(d d '=∂∂=∂∂， y u f y u f y u f x xz x x x sin e )()sin e )((]sin e )([222'+''='∂∂=∂∂， y u f y u f y u f y yz x x x sin e )()cos e )((]cos e )([222'-''='∂∂=∂∂，由x z yz x z 22222e =∂∂+∂∂，有xx u f u f 22e )(e )(=''，即0)()(=-''u f u f ，这是二阶常系数线性齐次微分方程，特征方程是012=-r ，特征根为1121-==r r 、，方程的通解是u u C C u f -+=e e )(21，u u C C u f --='e e )(21，由条件2)0(0)0(='=f f ，，有021=+C C ，221=-C C ，得1121-==C C 、，所求所求函数是u u u f --=e e )(．4．若函数)(z y x f ，，可微，且对任何正实数t 有kttz ty tx f =)(，，)(z y x f ，，，证明k zf yf xf z y x =++)(z y x f ，，．证明：等式kt tz ty tx f =)(，，)(z y x f ，，两边同时对t 导，则)()(),,()(),,()(),,(1z y x f kt z tz tz ty tx f y ty tz ty tx f x tx tz ty tx f k ，，-=⋅∂∂+⋅∂∂+⋅∂∂，记Z tz Y ty X tx ===，，，则上式为)(),,(),,(),,(1tZt Y t X f kt t Z Y Z Y X f t Y Y Z Y X f t X X Z Y X f k ，，-=⋅∂∂+⋅∂∂+⋅∂∂，令1=t ，得)(),,(),,(),,(Z Y X kf Z YZ Y X f Y Y Z Y X f X X Z Y X f ，，=⋅∂∂+⋅∂∂+⋅∂∂，将该式中的Z Y X 、、分别用z y x 、、表示，则)(),,(),,(),,(z y x kf z zz y x f y y z y x f x x z y x f ，，=⋅∂∂+⋅∂∂+⋅∂∂，即k zf yf xf z y x =++)(z y x f ，，．5．求下列函数的二阶偏导数（其中函数f 具有二阶连续偏导数）：（1）),(y x xy f z +=；（2）)(22y x x f z +=，；解：（1）21f f y xz'+'=∂∂，21f f x y z '+'=∂∂， 221211222211211222)()(f f y f y f f y f f y y xz ''+''+''=''+''+''+''=∂∂， 221211222211211222)()(f f x f x f f x f f x x yz ''+''+''=''+''+''+''=∂∂， 221211122211211122)()()(f f y x f xy f f f x f f x y f xy zy x z ''+''++''+'=''+''+''+''+'=∂∂∂=∂∂∂．。