Pregunta
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Write the following function in the form \( y=f(u) \) and \( u=g(x) \). Th \( y=\left(\frac{x^{2}}{6}+5 x-\frac{4}{x}\right)^{3} \) C. \( y=f(u)=u^{3} \) and \( u=g(x)=\frac{x^{2}}{6}+5 x-\frac{4}{x} \) D. \( y=f(u)=u^{3} \) and \( u=g(x)=\left(\frac{x^{2}}{6}+5 x-\frac{4}{x}\right)^{3} \) Find \( \frac{d y}{d x} \) as a function of \( x \). \( \frac{d y}{d x}=\square \)

Ask by Brooks Conner. in the United States
Mar 09,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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\[ \frac{dy}{dx} = 3\left(\frac{x^{2}}{6} + 5x - \frac{4}{x}\right)^2 \left(\frac{x}{3} + 5 + \frac{4}{x^2}\right) \]

Solución

We are given the function \[ y=\left(\frac{x^{2}}{6}+5 x-\frac{4}{x}\right)^{3}. \] Define \[ u=g(x)=\frac{x^{2}}{6}+5x-\frac{4}{x} \] and \[ y=f(u)=u^{3}. \] To find \(\frac{dy}{dx}\), apply the chain rule: \[ \frac{dy}{dx}=\frac{dy}{du}\frac{du}{dx}. \] Step 1: Differentiate \(y=f(u)=u^3\) with respect to \(u\): \[ \frac{dy}{du}=3u^2. \] Step 2: Differentiate \(u=g(x)=\frac{x^2}{6}+5x-\frac{4}{x}\) with respect to \(x\): Differentiate each term separately: 1. \(\frac{d}{dx}\left(\frac{x^2}{6}\right)=\frac{1}{6}\cdot 2x=\frac{x}{3}\), 2. \(\frac{d}{dx}(5x)=5\), 3. \(\frac{d}{dx}\left(-\frac{4}{x}\right)=-4\cdot\frac{d}{dx}\left(\frac{1}{x}\right)=-4\left(-\frac{1}{x^2}\right)=\frac{4}{x^2}\). Thus, \[ \frac{du}{dx}=\frac{x}{3}+5+\frac{4}{x^2}. \] Step 3: Combine the results using the chain rule: \[ \frac{dy}{dx}=3u^2\left(\frac{x}{3}+5+\frac{4}{x^2}\right). \] Substitute back \(u=\frac{x^{2}}{6}+5x-\frac{4}{x}\): \[ \frac{dy}{dx}=3\left(\frac{x^{2}}{6}+5x-\frac{4}{x}\right)^2\left(\frac{x}{3}+5+\frac{4}{x^2}\right). \] Thus, the derivative \(\frac{dy}{dx}\) as a function of \(x\) is \[ \boxed{\frac{dy}{dx}=3\left(\frac{x^{2}}{6}+5x-\frac{4}{x}\right)^2\left(\frac{x}{3}+5+\frac{4}{x^2}\right)}. \]

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The Deep Dive

To express \( y \) in the form \( y = f(u) \) and \( u = g(x) \), we can identify functions as follows: Let \( u = g(x) = \frac{x^2}{6} + 5x - \frac{4}{x} \) Then, we have \( y = f(u) = u^3 \) So, \( y = \left( \frac{x^2}{6} + 5x - \frac{4}{x} \right)^3 \). Next, we need to find \( \frac{dy}{dx} \). We will use the chain rule. 1. Differentiate \( y \) with respect to \( u \): \[ \frac{dy}{du} = 3u^2 \] 2. Differentiate \( u \) with respect to \( x \): \[ \frac{du}{dx} = \frac{d}{dx} \left( \frac{x^2}{6} + 5x - \frac{4}{x} \right) = \frac{1}{3}x + 5 + \frac{4}{x^2} \] 3. Now, apply the chain rule: \[ \frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx} = 3u^2 \cdot \left( \frac{1}{3}x + 5 + \frac{4}{x^2} \right) \] 4. Substitute back \( u = \frac{x^2}{6} + 5x - \frac{4}{x} \): \[ \frac{dy}{dx} = 3\left( \frac{x^2}{6} + 5x - \frac{4}{x} \right)^2 \cdot \left( \frac{1}{3}x + 5 + \frac{4}{x^2} \right) \] Thus, the final expression for \( \frac{dy}{dx} \) is: \[ \frac{dy}{dx} = 3\left( \frac{x^2}{6} + 5x - \frac{4}{x} \right)^2 \left( \frac{1}{3}x + 5 + \frac{4}{x^2} \right) \]

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