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Implícito Derivado de los enfoques

Lo siento por mi excesiva verboseness...

He aquí la ecuación dada:

$$x = 10 + \sqrt{x^2 + y^2}$$

Aquí están mis directos implícito pasos sin modificar la ecuación original:

$$\eqalign{ \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(x\right)& = \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(10 + \sqrt{x^2 + y^2}\right)\\ \dfrac{\mathrm dx}{\mathrm dx}& = \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(10 + \sqrt{x^2 + y^2}\right)\\ 1 &= \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(10 + \sqrt{x^2 + y^2}\right)\\ 1 &= \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(10\right) + \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(\sqrt{x^2 + y^2}\right)\\ 1 y = 0 + \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(\sqrt{x^2 + y^2}\right)\\ 1 &= \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(\sqrt{x^2 + y^2}\right)\\ 1 &= \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(\left(x^2 + y^2\right)^{1/2}\right)\\ 1 &= \dfrac12 \left(x^2 + y^2\right)^{-1/2} \cdot\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(x^2 + y^2\right)\\ 1 &= \dfrac 1{2 \sqrt{x^2 + y^2}}\cdot\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(x^2 + y^2\right)\\ 1 &= \dfrac 1{2 \sqrt{x^2 + y^2}}\cdot\left(\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(x^2\right) + \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(y^2\right)\right)\\ 1 &= \dfrac 1{2 \sqrt{x^2 + y^2}}\cdot\left(2x\cdot\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(x\right) + 2y\cdot\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left y\right)\right)\\ 1 &= \dfrac 1{2 \sqrt{x^2 + y^2}}\cdot\left(2x\cdot\dfrac{\mathrm dx}{\mathrm dx} + 2y\cdot\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\right)\\ 1 &= \dfrac 1{2 \sqrt{x^2 + y^2}}\cdot\left(2x + 2y\cdot\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\right)\\ 1 &= \dfrac {2x}{2 \sqrt{x^2 + y^2}} + \dfrac {2y}{2 \sqrt{x^2 + y^2}}\cdot\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\\ 1 &=\dfrac x{\sqrt{x^2 + y^2}}+ \dfrac{y}{\sqrt{x^2 + y^2}}\cdot\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\\ 1 -\dfrac x{\sqrt{x^2 + y^2}} &= \dfrac{y}{\sqrt{x^2 + y^2}}\cdot\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\\ \sqrt{x^2 + y^2}\cdot\left(1 - \dfrac x{\sqrt{x^2 + y^2}}\right) y= y\cdot\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\\ \sqrt{x^2 + y^2} - \dfrac{x\cdot\sqrt{x^2 + y^2}}{\sqrt{x^2 + y^2}} &= y\cdot\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\\ \sqrt{x^2 + y^2} - x y= y\cdot\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\\ \left[\dfrac{\sqrt{x^2 + y^2} - x}y\right] &= \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}}$$

Este resultado coincide con http://symbolab.com

Sin embargo, Wolfram da:

$$\frac{dy}{dx}= \frac{-10}y$$

En un esfuerzo para llegar a Wolfram resultado, he intentado aislar y primera:

$$\eqalign{ x y= 10 + \sqrt{x^2 + y^2}\\ 10 + \sqrt{x^2 + y^2} &= x\\ \sqrt{x^2 + y^2} &= x - 10\\ \sqrt{x^2 + y^2}^2 &= \left(x - 10\right)^2\\ \sqrt{x^2 + y^2}^2 &= \left(x - 10\right)\left(x - 10\right)\\ \sqrt{x^2 + y^2}^2 y= x^2 - 20x + 100\\ x^2 + y^2 y= x^2 - 20x + 100\\ y^2 y= x^2 - 20x + 100 - x^2\\ y^2 &= -20x + 100}$$

Supongo que el siguiente paso podría ser problemático, por no tomar $\pm\sqrt n$ en cuenta.

$$\eqalign{y y= \sqrt{-20x + 100}\\ &= \left(-20x + 100\right)^{1/2}}$$

Procedimiento para implícito derivado de procesamiento:

$$\eqalign{ \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left y\right) &= \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(\left(-20x + 100\right)^{1/2}\right)\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(\left(-20x + 100\right)^{1/2}\right)\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac12 \cdot\left(-20x + 100\right)^{-1/2}\cdot\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(-20x + 100\right)\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac1{2\sqrt{-20x + 100}}\cdot\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(-20x + 100\right)\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac1{2\sqrt{-20x + 100}}\cdot\left(\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(-20x\right) + \dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(100\right)\right)\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac1{2\sqrt{-20x + 100}}\cdot\left(20\dfrac{\mathrm d}{\mathrm dx}\left(x\right) + 0\right)\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac1{2\sqrt{-20x + 100}}\cdot\left(20\dfrac{\mathrm dx}{\mathrm dx}\right)\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac1{2\sqrt{-20x + 100}}\cdot20\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac{20}{2\sqrt{-20x + 100}}\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \dfrac{10}{\sqrt{-20x + 100}}}$$

No estoy seguro de si estas próxima $\left(\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\right)^2$ pasos son permitidos, pero se ha traducido en un simple resultado, incluso a pesar de que nunca coincidía con la de Wolfram resultado:

$$\eqalign{ \left(\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\right)^2 &= \left(\dfrac{10}{\sqrt{-20x + 100}}\right)^2\\ \left(\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\right)^2 &= \dfrac{10^2}{\sqrt{-20x + 100}^2}\\ \left(\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\right)^2 &= \dfrac{100}{-20x + 100}\\ \left(\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\right)^2 &= \dfrac{100}{-20\left(x + 5\right)}\\ \left(\dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx}\right)^2 &= -\dfrac5{x + 5}\\ \dfrac{\mathrm dy}{\mathrm dx} &= \sqrt{-\dfrac5{x + 5}}}$$

No importa lo que intente, no puedo entender en absoluto cómo Wolfram tiene un simple resultado.

Por lo que es la verdadera derivados, y el enfoque adecuado?

4voto

pete Puntos 1

$$x=10+\left(x^{2}+y^{2}\right)^{\frac{1}{2}}$$

Diferenciar a ambos lados lleva a:

$$1=\frac{1}{2}\left(x^{2}+y^{2}\right)^{-\frac{1}{2}}\left(2x+2yy'\right)$$ Multiplicando ambos lados con $\left(x^{2}+y^{2}\right)^{\frac{1}{2}}$ conduce a:

$$\left(x^{2}+y^{2}\right)^{\frac{1}{2}}=x+yy'$$ LHS puede ser reconocido como $x-10$ y sustituyendo esto conduce a: $$y'=-10y^{-1}$$


Hiciste bien en su primera deducción detallada, pero se 'olvidó' de tomar el último paso: escribir $-10$ para $\sqrt{x^{2}+y^{2}}-x$

2voto

Drew Jolesch Puntos 11

En tratando de coincidir con Wolfram por primera aislar $y$, obtuvo $$y^2 = -20x + 100 \implies \color{blue}{y = \sqrt{-20x + 100}}.$$

Entonces usted también pasó a obtener, en su última línea siguiente de su expresión para $y$ $$\;\dfrac{dy}{dx} = \dfrac{10}{\color{blue}{\sqrt{-20x + 100}}}.$$

Tenga en cuenta que $$\frac{dy}{dx} = \frac{10}{\color{blue}{\sqrt{20x + 100}}} = \frac {10}{\color{blue}{y}}$$

1voto

Mathmo123 Puntos 10634

Usted está allí con su primer enfoque - desde $\sqrt{x^2 + y^2}-x = -10$.

Forma más sencilla de conseguir esto es de $y^2 = -20x + 100$ (revise su trabajo como se perdió un signo menos):$$2y\frac{dy}{dx} = -20$$

0voto

SuperAbound Puntos 3476

Usted puede utilizar el teorema de la función implícita en su lugar, que es mucho más rápido. Si tenemos una función implícita $f(x,y)=c$, luego $$\frac{dy}{dx}=-\frac{\frac{\partial f}{\partial x}}{\frac{\partial f}{\partial y}}$$ En este caso, vamos a $f(x,y)=\sqrt{x^2+y^2} -x=-10$. Entonces $$\frac{dy}{dx}=-\frac{\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}-1}{\frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}}}=\frac{\sqrt{x^2+y^2}-x}{y}=-\frac{10}{y}$$

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