Pregunta
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Dada la ecuación definida implicitamente: \( 15 \cdot x^{3} \cdot y^{4}-45 \cdot x^{3} \cdot y^{3}+3 \cdot x \cdot y^{3}=0 \) Entonces, \( \frac{d y}{d x}= \) Respuesta:

Ask by Stephens Lawson. in Mexico
Mar 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

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\[ \frac{dy}{dx} = -\frac{y(15x^2y - 45x^2 + 1)}{x(20x^2y - 45x^2 + 3)} \]

Solución

Soit l'équation implicite \[ 15x^3y^4 - 45x^3y^3 + 3xy^3=0. \] Nous allons différencier chaque terme par rapport à \( x \). 1. Pour le premier terme, \( 15x^3y^4 \) : \[ \frac{d}{dx}\left(15x^3y^4\right) = 15\left(3x^2y^4 + x^3\cdot4y^3\frac{dy}{dx}\right) = 45x^2y^4 + 60x^3y^3\frac{dy}{dx}. \] 2. Pour le deuxième terme, \( -45x^3y^3 \) : \[ \frac{d}{dx}\left(-45x^3y^3\right) = -45\left(3x^2y^3 + x^3\cdot3y^2\frac{dy}{dx}\right) = -135x^2y^3 - 135x^3y^2\frac{dy}{dx}. \] 3. Pour le troisième terme, \( 3xy^3 \) : \[ \frac{d}{dx}\left(3xy^3\right) = 3\left(y^3 + x\cdot3y^2\frac{dy}{dx}\right) = 3y^3 + 9xy^2\frac{dy}{dx}. \] En réunissant ces résultats, nous obtenons : \[ 45x^2y^4 + 60x^3y^3\frac{dy}{dx} - 135x^2y^3 - 135x^3y^2\frac{dy}{dx} + 3y^3 + 9xy^2\frac{dy}{dx} = 0. \] Nous regroupons les termes contenant \(\frac{dy}{dx}\) et les termes sans \(\frac{dy}{dx}\) : \[ \left(60x^3y^3 - 135x^3y^2 + 9xy^2\right)\frac{dy}{dx} + \left(45x^2y^4 - 135x^2y^3 + 3y^3\right) = 0. \] Isolons les termes en \(\frac{dy}{dx}\) : \[ \left(60x^3y^3 - 135x^3y^2 + 9xy^2\right)\frac{dy}{dx} = -\left(45x^2y^4 - 135x^2y^3 + 3y^3\right). \] Divisons ensuite par le coefficient de \(\frac{dy}{dx}\) pour isoler la dérivée : \[ \frac{dy}{dx} = -\frac{45x^2y^4 - 135x^2y^3 + 3y^3}{60x^3y^3 - 135x^3y^2 + 9xy^2}. \] Nous pouvons simplifier en factorisant par \( 3y^3 \) dans le numérateur et par \( 3xy^2 \) dans le dénominateur : - Numérateur : \[ 45x^2y^4 - 135x^2y^3 + 3y^3 = 3y^3\left(15x^2y - 45x^2 + 1\right). \] - Dénominateur : \[ 60x^3y^3 - 135x^3y^2 + 9xy^2 = 3xy^2\left(20x^2y - 45x^2 + 3\right). \] Ainsi, la dérivée devient : \[ \frac{dy}{dx} = -\frac{3y^3\left(15x^2y - 45x^2 + 1\right)}{3xy^2\left(20x^2y - 45x^2 + 3\right)} = -\frac{y\left(15x^2y - 45x^2 + 1\right)}{x\left(20x^2y - 45x^2 + 3\right)}. \] La dérivée de \( y \) par rapport à \( x \) est donc : \[ \frac{dy}{dx} = -\frac{y\left(15x^2y - 45x^2 + 1\right)}{x\left(20x^2y - 45x^2 + 3\right)}. \]

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Extra Insights

Para encontrar \( \frac{dy}{dx} \) de la ecuación implícita dada, utilizamos la diferenciación implícita. Diferenciamos ambos lados de la ecuación respecto a \( x \): \[ \frac{d}{dx}(15 \cdot x^{3} \cdot y^{4}) - \frac{d}{dx}(45 \cdot x^{3} \cdot y^{3}) + \frac{d}{dx}(3 \cdot x \cdot y^{3}) = 0. \] Aplicando la regla del producto y la regla de la cadena, nos encontramos con una expresión que involucra \( \frac{dy}{dx} \). Simplificando y resolviendo para \( \frac{dy}{dx} \), obtenemos: \[ \frac{dy}{dx} = \frac{-\text{suma de términos que contienen } y'}{\text{suma de términos que contienen } y}. \] Ahora, tras completar este proceso de diferenciación, conseguimos una expresión explícita para \( \frac{dy}{dx} \) que depende de \( x \) y \( y \). Una vez que sientas cómoda con el procedimiento, puedes evaluar \( \frac{dy}{dx} \) en un punto específico, sustituyendo los valores de \( x \) y \( y \) que desees. ¡Ánimo!

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