Como diferenciar implicitamente y ^ 2 / x = x ^ 3 - 3yx ^ 2?

Como diferenciar implicitamente y ^ 2 / x = x ^ 3 - 3yx ^ 2?
Anonim

Responda:

Use as regras de produtos e quocientes e faça um monte de álgebra tediosa para obter # dy / dx = (3x ^ 4 + 2x ^ 3y + y ^ 2) / (2xy + x ^ 4) #.

Explicação:

Vamos começar no lado esquerdo:

# y ^ 2 / x #

Para pegar a derivada disso, precisamos usar a regra do quociente:

# d / dx (u / v) = (uv-uv ') / v ^ 2 #

Nós temos # u = y ^ 2-> u '= 2ydy / dx # e # v = x-> v '= 1 #, assim:

# d / dx (y ^ 2 / x) = ((2ydy / dx) (x) - (y ^ 2) (1)) / (x) ^ 2 #

# -> d / dx (y ^ 2 / x) = (2xydy / dx-y ^ 2) / x ^ 2 #

Agora para o lado direito:

# x ^ 3-3yx ^ 2 #

Podemos usar a regra de soma e multiplicação de uma regra constante para dividir isso em:

# d / dx (x ^ 3) -3d / dx (yx ^ 2) #

O segundo deles exigirá a regra do produto:

# d / dx (uv) = u'v + uv '#

Com # u = y-> u '= dy / dx # e # v = x ^ 2-> v '= 2x #. Assim:

# d / dx (x ^ 3-3yx ^ 2) = 3x ^ 2 - ((dy / dx) (x ^ 2) + (y) (2x)) #

# -> d / dx (x ^ 3-3yx ^ 2) = 3x ^ 2-x ^ 2dy / dx + 2xy #

Nosso problema agora diz:

# (2xydy / dx-y ^ 2) / x ^ 2 = 3x ^ 2-x ^ 2dy / dx + 2xy #

Nós podemos adicionar # x ^ 2dy / dx # para ambos os lados e fatorar um # dy / dx # para isolar:

# (2xydy / dx-y ^ 2) / x ^ 2 = 3x ^ 2-x ^ 2dy / dx + 2xy #

# -> (2xydy / dx) / x ^ 2 + x ^ 2dy / dx- (y ^ 2) / x ^ 2 = 3x ^ 2 + 2xy #

# -> dy / dx ((2xy) / x ^ 2 + x ^ 2) = 3x ^ 2 + 2xy + (y ^ 2) / x ^ 2 #

# -> dy / dx = (3x ^ 2 + 2xy + (y ^ 2) / x ^ 2) / ((2xy) / x ^ 2 + x ^ 2) #

Eu espero que você goste de álgebra, porque esta é uma equação desagradável que precisa ser simplificada:

# dy / dx = (3x ^ 2 + 2xy + (y ^ 2) / x ^ 2) / ((2xy) / x ^ 2 + x ^ 2) #

# -> dx / dx = ((3x ^ 4) / x ^ 2 + (2x ^ 3y) / x ^ 2 + (y ^ 2) / x ^ 2) / ((2xy) / x ^ 2 + x ^ 4 / x ^ 2) #

# -> dy / dx = ((3x ^ 4 + 2x ^ 3y + y ^ 2) / x ^ 2) / ((2xy + x ^ 4) / x ^ 2) #

# -> dy / dx = (3x ^ 4 + 2x ^ 3y + y ^ 2) / x ^ 2 * x ^ 2 / (2xy + x ^ 4) #

# -> dy / dx = (3x ^ 4 + 2x ^ 3y + y ^ 2) / (2xy + x ^ 4) #