Pregunta
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Find the derivative of \( y \) with respect to \( t \) \( y=\sec e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right), 0
Ask by Dunn Morrison. in the United States
Mar 09,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

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\[ \frac{dy}{dt} = -\frac{40t^4}{\sqrt{1 - 64t^{10}}} \]

Solución

Let \[ y=\sec^{-1}\left(\frac{1}{8t^5}\right) \] so that we are asked to compute \(\frac{dy}{dt}\). **Step 1.** Write \(y=\sec^{-1}(u)\) with \[ u = \frac{1}{8t^5}. \] **Step 2.** Recall the derivative of the inverse secant function: \[ \frac{d}{du}\left(\sec^{-1}(u)\right)=\frac{1}{|u|\sqrt{u^2-1}}, \] so by the chain rule we have: \[ \frac{dy}{dt}=\frac{du}{dt}\cdot \frac{1}{|u|\sqrt{u^2-1}}. \] **Step 3.** Differentiate \(u=\frac{1}{8t^5}\). Notice that \[ u=\frac{1}{8}t^{-5}, \] so \[ \frac{du}{dt}=\frac{1}{8}\cdot(-5)t^{-6}=-\frac{5}{8}t^{-6}. \] **Step 4.** Since \(t>0\) the absolute value satisfies \[ |u|=\left|\frac{1}{8t^5}\right|=\frac{1}{8t^5}. \] Also, \[ u^2=\left(\frac{1}{8t^5}\right)^2=\frac{1}{64t^{10}}. \] **Step 5.** Substitute these into the chain rule expression: \[ \frac{dy}{dt}=\frac{-\frac{5}{8}t^{-6}}{\frac{1}{8t^5}\sqrt{\frac{1}{64t^{10}}-1}}. \] Cancel the factor \(\frac{1}{8}\) in the numerator and denominator: \[ \frac{dy}{dt}=\frac{-5t^{-6}}{\frac{1}{t^5}\sqrt{\frac{1}{64t^{10}}-1}}. \] Multiply numerator and denominator by \(t^5\): \[ \frac{dy}{dt}=-5\,\frac{t^{-6}\,t^5}{\sqrt{\frac{1}{64t^{10}}-1}}=-\frac{5}{t}\cdot \frac{1}{\sqrt{\frac{1}{64t^{10}}-1}}. \] **Step 6.** Simplify the expression inside the square root: \[ \sqrt{\frac{1}{64t^{10}}-1}=\sqrt{\frac{1-64t^{10}}{64t^{10}}}=\frac{\sqrt{1-64t^{10}}}{8t^5}. \] Substitute this back in: \[ \frac{dy}{dt}=-\frac{5}{t}\cdot \frac{1}{\frac{\sqrt{1-64t^{10}}}{8t^5}}=-\frac{5}{t}\cdot \frac{8t^5}{\sqrt{1-64t^{10}}}. \] Simplify: \[ \frac{dy}{dt}=-\frac{40t^4}{\sqrt{1-64t^{10}}}. \] **Final Answer:** \[ \frac{dy}{dt}=-\frac{40t^4}{\sqrt{1-64t^{10}}}. \]

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To find the derivative of \( y \) with respect to \( t \), we first need to rewrite \( y \) as: \[ y = \sec\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \] Using the chain rule: \[ \frac{d y}{d t} = \sec\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \tan\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \cdot \frac{d}{dt}\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \] Next, we need to calculate \(\frac{d}{dt}\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right)\). Let \( z = \frac{1}{8 t^{5}} \), we have: \[ \frac{dz}{dt} = -\frac{5}{8} t^{-6} \] Now we can differentiate using the chain rule: \[ \frac{d}{dt}\left(e^{-1}(z)\right) = \frac{d}{dz}\left(e^{-1}(z)\right) \cdot \frac{dz}{dt} \] Using derivative of \( e^{-1}(z) \): \[ \frac{d}{dz}(e^{-1}(z)) = -\frac{1}{e^{(e^{-1}(z))}} \cdot \frac{dz}{dt} \] Putting it all together: \[ \frac{d y}{d t} = \sec\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \tan\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \left(-\frac{1}{e^{(e^{-1}(\frac{1}{8 t^{5}}))}} \cdot \left(-\frac{5}{8} t^{-6}\right)\right) \] Simplify to find: \[ \frac{d y}{d t} = \sec\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \tan\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \cdot \frac{5}{8e^{(e^{-1}(\frac{1}{8t^{5}}))}} t^{-6} \] So the expression for \( \frac{d y}{d t} \) is: \[ \frac{d y}{d t} = \frac{5}{8} \sec\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \tan\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \cdot \frac{1}{e^{(e^{-1}(\frac{1}{8t^{5}}))}} t^{-6} \] Putting all together, we arrive at the final derivative: \[ \frac{d y}{d t} = \frac{5}{8} \sec\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \tan\left(e^{-1}\left(\frac{1}{8 t^{5}}\right)\right) \cdot \frac{1}{e^{(e^{-1}(\frac{1}{8t^{5}}))}} t^{-6} \]

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