设F(x,y,z)=ez+z+xy-4,求偏导数:∂F/∂x=y,∂F/∂y=x,∂F/∂z=ez+1。将x=3,y=1,z=0代入,得∂F/∂x=1,∂F/∂y=3,∂F/∂z=2。由此可得切平面方程为x-3+3(y-1)+2z=0,即简化为x+3y+2z-6=0。法线方程为(x-3)=(y-1)/3=z/2。
在高等数学中,函数的偏导数是非常重要的概念,它们帮助我们了解函数在不同维度上的变化率。在具体问题中,我们可以通过偏导数来研究函数在某一点的行为。比如在本题中,给定的函数F(x,y,z)=ez+z+xy-4,我们需要分别对x,y,z求偏导数,以便更好地理解函数的性质。
首先,我们求偏导数∂F/∂x。根据函数的定义,我们可以看到,当x变化时,z和y保持不变,因此∂F/∂x只与xy的项有关,得到∂F/∂x=y。同样的方法,我们对y求偏导数∂F/∂y,得到∂F/∂y=x。最后,对z求偏导数∂F/∂z,得到∂F/∂z=ez+1。
然后,我们代入x=3,y=1,z=0。将这些值分别代入偏导数表达式中,得到∂F/∂x=1,∂F/∂y=3,∂F/∂z=2。这一步骤使我们能够具体了解在给定点处函数的变化率。
接下来,我们使用偏导数来构建切平面方程。切平面方程的公式是F(x,y,z)=F(x0,y0,z0)+∂F/∂x(x-x0)+∂F/∂y(y-y0)+∂F/∂z(z-z0)。将已知值代入,得到切平面方程为x-3+3(y-1)+2z=0,进一步简化为x+3y+2z-6=0。
最后,我们通过偏导数构造法线方程。法线方程的一般形式是(x-x0)/∂F/∂x=(y-y0)/∂F/∂y=(z-z0)/∂F/∂z。将已知值代入,得到法线方程为(x-3)=(y-1)/3=z/2。
通过上述步骤,我们可以更加深入地理解函数F(x,y,z)在特定点的性质,包括其变化率和几何特性。这样的分析方法在解决实际问题时非常有用,尤其是在需要了解函数在某个区域内的行为时。