Pregunta
upstudy study bank question image url

26. Given that \( y=e^{m \tan ^{-1} x^{2}} \), show that \( \left(1+x^{4}\right) \frac{d y}{d x}=2 m x y \)

Ask by Nunez Todd. in Singapore
Jan 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

\((1 + x^{4}) \frac{dy}{dx} = 2mx y\)

Solución

To show that \((1 + x^{4}) \frac{dy}{dx} = 2mx y\) given \( y = e^{m \tan^{-1} x^{2}} \), follow these steps: ### Step 1: Differentiate \( y \) with respect to \( x \) Given: \[ y = e^{m \tan^{-1} x^{2}} \] Using the chain rule: \[ \frac{dy}{dx} = y \cdot \frac{d}{dx}\left(m \tan^{-1} x^{2}\right) \] \[ \frac{dy}{dx} = y \cdot m \cdot \frac{d}{dx}\left(\tan^{-1} x^{2}\right) \] ### Step 2: Differentiate \( \tan^{-1} x^{2} \) with respect to \( x \) Recall that: \[ \frac{d}{dx} \tan^{-1} u = \frac{1}{1 + u^{2}} \cdot \frac{du}{dx} \] Let \( u = x^{2} \), then: \[ \frac{d}{dx} \tan^{-1} x^{2} = \frac{1}{1 + (x^{2})^{2}} \cdot 2x = \frac{2x}{1 + x^{4}} \] ### Step 3: Substitute back into the derivative of \( y \) Plugging this result back: \[ \frac{dy}{dx} = y \cdot m \cdot \frac{2x}{1 + x^{4}} = \frac{2mx y}{1 + x^{4}} \] ### Step 4: Multiply both sides by \( 1 + x^{4} \) To obtain the desired equation: \[ (1 + x^{4}) \frac{dy}{dx} = 2mx y \] ### Conclusion Thus, we have successfully shown that: \[ (1 + x^{4}) \frac{dy}{dx} = 2mx y \] **Answer:** After expanding, the derivative is (2mx y)/(1 + x⁴). Thus, (1 + x⁴) dy/dx = 2m x y.

Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

Bonus Knowledge

To show that \((1 + x^4) \frac{dy}{dx} = 2mxy\) for \(y = e^{m \tan^{-1}(x^2)}\), we start by differentiating \(y\) with respect to \(x\). 1. First, we find \(\frac{dy}{dx}\). Using the chain rule: \[ \frac{dy}{dx} = e^{m \tan^{-1}(x^2)} \cdot \frac{d}{dx}(m \tan^{-1}(x^2)). \] Applying the differentiation to \(\tan^{-1}(x^2)\): \[ \frac{d}{dx}(\tan^{-1}(x^2)) = \frac{2x}{1 + (x^2)^2} = \frac{2x}{1 + x^4}. \] So, \[ \frac{dy}{dx} = e^{m \tan^{-1}(x^2)} \cdot m \cdot \frac{2x}{1 + x^4}. \] Therefore, \[ \frac{dy}{dx} = m \cdot e^{m \tan^{-1}(x^2)} \cdot \frac{2x}{1 + x^4} = 2mx \frac{y}{1 + x^4}. \] 2. Now, multiply both sides by \((1+x^4)\): \[ (1+x^4) \frac{dy}{dx} = 2mx y. \] This verifies the given equation: \[ (1 + x^4) \frac{dy}{dx} = 2mxy. \] Hence, the required result is shown successfully!

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad