¿Cómo se diferencian implícitamente y ^ 2 / x = x ^ 3 - 3yx ^ 2?

¿Cómo se diferencian implícitamente y ^ 2 / x = x ^ 3 - 3yx ^ 2?
Anonim

Responder:

Use las reglas de productos y cocientes y haga un montón de álgebra tediosa para obtener # dy / dx = (3x ^ 4 + 2x ^ 3y + y ^ 2) / (2xy + x ^ 4) #.

Explicación:

Comenzaremos por el lado izquierdo:

# y ^ 2 / x #

Para tomar la derivada de esto, necesitamos usar la regla del cociente:

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

Tenemos # u = y ^ 2-> u '= 2ydy / dx # y # v = x-> v '= 1 #, asi que:

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

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

Ahora para el lado derecho:

# x ^ 3-3yx ^ 2 #

Podemos usar la regla de la suma y la multiplicación de una regla constante para dividir esto en:

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

El segundo de estos requerirá la regla del producto:

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

Con # u = y-> u '= dy / dx # y # v = x ^ 2-> v '= 2x #. Asi que:

# 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 #

Nuestro problema ahora lee:

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

Podemos añadir # x ^ 2dy / dx # a ambos lados y factorizar una # dy / dx # para aislarlo:

# (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) #

Espero que te guste el álgebra, porque esta es una ecuación desagradable que debe simplificarse:

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

# -> dy / 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) #