Qual é a derivada implícita de 4 = (x + y) ^ 2?

Qual é a derivada implícita de 4 = (x + y) ^ 2?
Anonim

Responda:

Você pode usar o cálculo e passar alguns minutos com esse problema ou pode usar a álgebra e passar alguns segundos, mas de qualquer forma você terá # dy / dx = -1 #.

Explicação:

Comece tomando a derivada em relação a ambos os lados:

# d / dx (4) = d / dx (x + y) ^ 2 #

À esquerda, temos a derivada de uma constante - que é apenas #0#. Isso divide o problema em:

# 0 = d / dx (x + y) ^ 2 #

Avaliar # d / dx (x + y) ^ 2 #, precisamos usar a regra de energia e a regra da cadeia:

# d / dx (x + y) ^ 2 = (x + y) '* 2 (x + y) ^ (2-1) #

Nota: nós multiplicamos por # (x + y) '# porque a regra da cadeia nos diz que temos que multiplicar a derivada da função inteira (neste caso # (x + y) ^ 2 # pela função interior (neste caso # (x + y) #).

# d / dx (x + y) ^ 2 = (x + y) '* 2 (x + y) #

Quanto a # (x + y) '#, observe que podemos usar a regra da soma para dividi-la # x '+ y' #. # x '# e simples #1#, e porque nós não sabemos realmente o que # y # é, nós temos que sair # y '# Como # dy / dx #:

# d / dx (x + y) ^ 2 = (1 + dy / dx) (2 (x + y)) #

Agora que encontramos nossa derivada, o problema é:

# 0 = (1 + dy / dx) (2 (x + y)) #

Fazendo alguma álgebra para isolar # dy / dx #, Nós vemos:

# 0 = (1 + dy / dx) (2x + 2y) #

# 0 = 2x + dy / dx2x + dy / dx2y + 2y #

# 0 = x + dy / dxx + dy / dxy + y #

# -x-y = dy / dxx + dy / dxy #

# -x-y = dy / dx (x + y) #

# dy / dx = (- x-y) / (x + y) #

Curiosamente, isso é igual #-1# para todos # x # e # y # (exceto quando # x = -y #). Assim sendo, # dy / dx = -1 #. Nós poderíamos ter descoberto isso sem usar nenhum cálculo! Olhe a equação # 4 = (x + y) ^ 2 #. Pegue a raiz quadrada de ambos os lados para obter # + - 2 = x + y #. Agora subtrair # x # de ambos os lados, e nós temos #y = + - 2-x #. Lembre-se disso da álgebra? A inclinação dessa linha é #-1#e como a derivada é a inclinação, poderíamos ter acabado de dizer # dy / dx = -1 # e evitei todo esse trabalho.