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Find the derivative of \( y \) with re \[ y=\ln \left(\tan ^{-1}\left(4 x^{3}\right)\right) \] \( \frac{d y}{d x}=\square \)

Ask by Bernard Martinez. in the United States
Mar 09,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

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\[ \frac{dy}{dx} = \frac{12x^2}{\tan^{-1}(4x^3)(1 + 16x^6)} \]

Solución

We are given \[ y = \ln \left(\tan^{-1}\left(4x^3\right)\right). \] To find \(\frac{dy}{dx}\), we will use the chain rule. 1. Let \[ u = \tan^{-1}(4x^3) \] so that \[ y = \ln(u). \] Then the derivative is \[ \frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx}. \] 2. Differentiate \(y = \ln(u)\) with respect to \(u\): \[ \frac{dy}{du} = \frac{1}{u}. \] 3. Now, differentiate \(u = \tan^{-1}(4x^3)\) with respect to \(x\). Recall that \[ \frac{d}{dx} \tan^{-1}(v) = \frac{1}{1+v^2} \cdot \frac{dv}{dx}, \] where in this case \(v = 4x^3\). 4. Differentiate \(v = 4x^3\) with respect to \(x\): \[ \frac{dv}{dx} = 12x^2. \] 5. Thus, \[ \frac{du}{dx} = \frac{12x^2}{1 + (4x^3)^2} = \frac{12x^2}{1 + 16x^6}. \] 6. Combining these results, we get: \[ \frac{dy}{dx} = \frac{1}{\tan^{-1}(4x^3)} \cdot \frac{12x^2}{1 + 16x^6}. \] The final derivative is: \[ \frac{dy}{dx} = \frac{12x^2}{\tan^{-1}(4x^3)\,(1+16x^6)}. \]

Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional

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To find the derivative of \( y = \ln\left(\tan^{-1}(4x^3)\right) \), we will use the chain rule and the derivative of the inverse tangent function. First, we identify the outer function and the inner function: - Outer function: \( u = \ln(v) \) where \( v = \tan^{-1}(4x^3) \) - Inner function: \( v = \tan^{-1}(u) \) Now, we differentiate: 1. The derivative of \( \ln(v) \) is \( \frac{1}{v} \frac{dv}{dx} \). 2. The derivative of \( \tan^{-1}(u) \) is \( \frac{1}{1 + u^2} \cdot \frac{du}{dx} \), where \( u = 4x^3 \). Next, we calculate \( \frac{du}{dx} \): \[ \frac{du}{dx} = \frac{d}{dx}(4x^3) = 12x^2 \] Now we calculate \( \frac{dv}{dx} \): \[ \frac{dv}{dx} = \frac{1}{1 + (4x^3)^2} \cdot 12x^2 = \frac{12x^2}{1 + 16x^6} \] Putting it all together, we have: \[ \frac{dy}{dx} = \frac{1}{v} \cdot \frac{dv}{dx} = \frac{1}{\tan^{-1}(4x^3)} \cdot \frac{12x^2}{1 + 16x^6} \] Thus, the final expression for the derivative is: \[ \frac{dy}{dx} = \frac{12x^2}{(1 + 16x^6) \tan^{-1}(4x^3)} \]

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