Jak implicitně rozlišujete y ^ 2 / x = x ^ 3 - 3yx ^ 2?

Jak implicitně rozlišujete y ^ 2 / x = x ^ 3 - 3yx ^ 2?
Anonim

Odpovědět:

Použijte pravidla pro produkty a kvocienty a proveďte spoustu únavné algebry # dy / dx = (3x ^ 4 + 2x ^ 3y + y ^ 2) / (2xy + x ^ 4) #.

Vysvětlení:

Začneme na levé straně:

# y ^ 2 / x #

Abychom z toho mohli odvodit, musíme použít pravidlo kvocientu:

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

My máme # u = y ^ 2-> u '= 2ydy / dx # a # v = x-> v '= 1 #, tak:

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

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

Nyní pro pravou stranu:

# x ^ 3-3yx ^ 2 #

Můžeme použít součtové pravidlo a násobení konstantního pravidla, abychom toto rozdělili na:

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

Druhý z nich bude vyžadovat pravidlo produktu:

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

S # u = y-> u '= dy / dx # a # v = x ^ 2-> v '= 2x #. Tak:

# 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 #

Náš problém nyní zní:

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

Můžeme dodat # x ^ 2dy / dx # na obě strany a faktor a # dy / dx # izolovat:

# (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) #

Doufám, že se vám líbí algebra, protože to je jedna ošklivá rovnice, kterou je třeba zjednodušit:

# 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) / ((2+ + 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) #