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Calculus · real student question

求 d = (Vy · 100)/(Vm + Vm20 · (t − 20) · b) − 100 对 t 的偏导数,其中 Vy、Vm、Vm20 和 b 都视为常数。

Question

求 ∂d∂t\dfrac{\partial d}{\partial t},其中

d=100 VyVm+Vm20(t−20)b−100,d=\frac{100\,V_y}{V_m+V_{m20}(t-20)b}-100,

并把 VyV_y、VmV_m、Vm20V_{m20} 和 bb 都当作常数。

Step-by-step solution

  1. 先丢掉加性常数,再给分母起个名字。 末尾的 −100-100 求导为零,完全不参与计算。令

    D=Vm+Vm20(t−20)b,D=V_m+V_{m20}(t-20)b,

    原函数就变成

    d=100Vy D−1−100.d=100V_y\,D^{-1}-100.

    把商写成负指数幂,本来要用商法则的地方就化成了一行链式法则。

  2. 先求 DD 对 tt 的导数。 只有因子 (t−20)(t-20) 依赖 tt,而它的导数是 11:

    ∂D∂t=Vm20b.\frac{\partial D}{\partial t}=V_{m20}b.

    注意 −20-20 只是一个平移量,不是伸缩系数,所以它不会出现在导数里。

  3. 对 D−1D^{-1} 用链式法则。

    ∂∂t(D−1)=−D−2∂D∂t=−Vm20bD2.\frac{\partial}{\partial t}\bigl(D^{-1}\bigr)=-D^{-2}\frac{\partial D}{\partial t}=-\frac{V_{m20}b}{D^{2}}.

  4. 再乘上前面的常数因子。

    ∂d∂t=100Vy(−Vm20bD2)=−100 Vy Vm20 b(Vm+Vm20(t−20)b)2.\frac{\partial d}{\partial t}=100V_y\left(-\frac{V_{m20}b}{D^{2}}\right)=-\frac{100\,V_y\,V_{m20}\,b}{\bigl(V_m+V_{m20}(t-20)b\bigr)^{2}}.

  5. 解读一下符号。 分母是平方,恒为正,所以 ∂d/∂t\partial d/\partial t 的符号与 VyVm20bV_y V_{m20} b 的符号相反,且不会随 tt 变化而翻转。如果膨胀系数 bb 为零,导数就恒等于零——这也正合情理:当 b=0b=0 时,变量 tt 已经从公式里彻底消失了。

Answer

∂d∂t=−100 Vy Vm20 b(Vm+Vm20(t−20)b)2\frac{\partial d}{\partial t}=-\frac{100\,V_y\,V_{m20}\,b}{\bigl(V_m+V_{m20}(t-20)b\bigr)^{2}}

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