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94 台灣大學微積分(B) 第 10 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分B

94學年度 · 94台大微積分B · 第 10 題

題目

10. 求 f(x,y,z)=x3ey+xzf(x,y,z)=x^3e^y+xz 在 (1,2,3)(1,2,3) 點且在 v⃗=0i⃗+35j⃗+45k⃗\vec v=0\vec i+\dfrac{3}{\sqrt5}\vec j+\dfrac{4}{\sqrt5}\vec k 方向的方向導數。

解答

解法一

思路

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  • 給定向量長度為 11,可直接視為方向單位向量。
  • 方向導數等於該點梯度與單位方向向量的內積。

答題過程

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∇f=(3x2ey+z, x3ey, x).\nabla f=(3x^2e^y+z,\ x^3e^y,\ x).

在 (1,2,3)(1,2,3),∇f=(3e2+3,e2,1)\nabla f=(3e^2+3,e^2,1)。給定向量已是單位向量,故方向導數為

Dv⃗f(1,2,3)= (3e2+3,e2,1)⋅(0,35,45)= 3e2+45.\begin{align*} D_{\vec v}f(1,2,3) =&\,(3e^2+3,e^2,1)\cdot\left(0,\frac3{\sqrt5},\frac4{\sqrt5}\right)\\[4mm] =&\,\boxed{\frac{3e^2+4}{\sqrt5}}. \end{align*}