Cálculo Ejemplos

$x^{2} + x y - y^{2} = 11$ , $(4, 5)$

Paso 1

Obtén la primera derivada y evalúa en $x = 4$ y $y = 5$ para obtener la pendiente de la recta tangente.

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Paso 1.1

Diferencia ambos lados de la ecuación.

$\frac{d}{d x} (x^{2} + x y - y^{2}) = \frac{d}{d x} (11)$

Paso 1.2

Diferencia el lado izquierdo de la ecuación.

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Paso 1.2.1

Diferencia.

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Paso 1.2.1.1

Según la regla de la suma, la derivada de $x^{2} + x y - y^{2}$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [x y] + \frac{d}{d x} [- y^{2}]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [x y] + \frac{d}{d x} [- y^{2}]$

Paso 1.2.1.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$2 x + \frac{d}{d x} [x y] + \frac{d}{d x} [- y^{2}]$

Paso 1.2.2

Evalúa $\frac{d}{d x} [x y]$ .

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Paso 1.2.2.1

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x$ y $g (x) = y$ .

$2 x + x \frac{d}{d x} [y] + y \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- y^{2}]$

Paso 1.2.2.2

Reescribe $\frac{d}{d x} [y]$ como $y'$ .

$2 x + x y' + y \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- y^{2}]$

Paso 1.2.2.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

$2 x + x y' + y \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- y^{2}]$

Paso 1.2.2.4

Multiplica $y$ por $1$ .

$2 x + x y' + y + \frac{d}{d x} [- y^{2}]$

Paso 1.2.3

Evalúa $\frac{d}{d x} [- y^{2}]$ .

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Paso 1.2.3.1

Como $- 1$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- y^{2}$ con respecto a $x$ es $- \frac{d}{d x} [y^{2}]$ .

$2 x + x y' + y - \frac{d}{d x} [y^{2}]$

Paso 1.2.3.2

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = x^{2}$ y $g (x) = y$ .

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Paso 1.2.3.2.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $y$ .

$2 x + x y' + y - (\frac{d}{d u} [u^{2}] \frac{d}{d x} [y])$

Paso 1.2.3.2.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ es $n u^{n - 1}$ donde $n = 2$ .

$2 x + x y' + y - (2 u \frac{d}{d x} [y])$

Paso 1.2.3.2.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $y$ .

$2 x + x y' + y - (2 y \frac{d}{d x} [y])$

Paso 1.2.3.3

Reescribe $\frac{d}{d x} [y]$ como $y'$ .

$2 x + x y' + y - (2 y y')$

Paso 1.2.3.4

Multiplica $2$ por $- 1$ .

$2 x + x y' + y - 2 y y'$

Paso 1.2.4

Reordena los términos.

$x y' - 2 y y' + 2 x + y$

Paso 1.3

Como $11$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $11$ con respecto a $x$ es $0$ .

$0$

Paso 1.4

Reforma la ecuación al hacer que el lado izquierdo sea igual al lado derecho.

$x y' - 2 y y' + 2 x + y = 0$

Paso 1.5

Resuelve $y'$

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Paso 1.5.1

Mueve todos los términos que no contengan $y'$ al lado derecho de la ecuación.

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Paso 1.5.1.1

Resta $2 x$ de ambos lados de la ecuación.

$x y' - 2 y y' + y = - 2 x$

Paso 1.5.1.2

Resta $y$ de ambos lados de la ecuación.

$x y' - 2 y y' = - 2 x - y$

Paso 1.5.2

Factoriza $y'$ de $x y' - 2 y y'$ .

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Paso 1.5.2.1

Factoriza $y'$ de $x y'$ .

$y' x - 2 y y' = - 2 x - y$

Paso 1.5.2.2

Factoriza $y'$ de $- 2 y y'$ .

$y' (x) + y' (- 2 y) = - 2 x - y$

Paso 1.5.2.3

Factoriza $y'$ de $y' (x) + y' (- 2 y)$ .

$y' (x - 2 y) = - 2 x - y$

Paso 1.5.3

Divide cada término en $y' (x - 2 y) = - 2 x - y$ por $x - 2 y$ y simplifica.

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Paso 1.5.3.1

Divide cada término en $y' (x - 2 y) = - 2 x - y$ por $x - 2 y$ .

$\frac{y' (x - 2 y)}{x - 2 y} = \frac{- 2 x}{x - 2 y} + \frac{- y}{x - 2 y}$

Paso 1.5.3.2

Simplifica el lado izquierdo.

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Paso 1.5.3.2.1

Cancela el factor común de $x - 2 y$ .

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Paso 1.5.3.2.1.1

Cancela el factor común.

$\frac{y' (x - 2 y)}{x - 2 y} = \frac{- 2 x}{x - 2 y} + \frac{- y}{x - 2 y}$

Paso 1.5.3.2.1.2

Divide $y'$ por $1$ .

$y' = \frac{- 2 x}{x - 2 y} + \frac{- y}{x - 2 y}$

Paso 1.5.3.3

Simplifica el lado derecho.

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Paso 1.5.3.3.1

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$y' = \frac{- 2 x - y}{x - 2 y}$

Paso 1.5.3.3.2

Factoriza $- 1$ de $- 2 x$ .

$y' = \frac{- (2 x) - y}{x - 2 y}$

Paso 1.5.3.3.3

Factoriza $- 1$ de $- y$ .

$y' = \frac{- (2 x) - (y)}{x - 2 y}$

Paso 1.5.3.3.4

Factoriza $- 1$ de $- (2 x) - (y)$ .

$y' = \frac{- (2 x + y)}{x - 2 y}$

Paso 1.5.3.3.5

Simplifica la expresión.

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Paso 1.5.3.3.5.1

Reescribe $- (2 x + y)$ como $- 1 (2 x + y)$ .

$y' = \frac{- 1 (2 x + y)}{x - 2 y}$

Paso 1.5.3.3.5.2

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$y' = - \frac{2 x + y}{x - 2 y}$

Paso 1.6

Reemplaza $y'$ con $\frac{d y}{d x}$ .

$\frac{d y}{d x} = - \frac{2 x + y}{x - 2 y}$

Paso 1.7

Evalúa $x = 4$ y $y = 5$ .

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Paso 1.7.1

Reemplaza la variable $x$ con $4$ en la expresión.

$- \frac{2 (4) + y}{(4) - 2 y}$

Paso 1.7.2

Reemplaza la variable $y$ con $5$ en la expresión.

$- \frac{2 (4) + 5}{(4) - 2 \cdot 5}$

Paso 1.7.3

Elimina los paréntesis.

$- \frac{2 (4) + 5}{(4) - 2 \cdot 5}$

Paso 1.7.4

Simplifica el numerador.

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Paso 1.7.4.1

Multiplica $2$ por $4$ .

$- \frac{8 + 5}{4 - 2 \cdot 5}$

Paso 1.7.4.2

Suma $8$ y $5$ .

$- \frac{13}{4 - 2 \cdot 5}$

Paso 1.7.5

Simplifica el denominador.

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Paso 1.7.5.1

Multiplica $- 2$ por $5$ .

$- \frac{13}{4 - 10}$

Paso 1.7.5.2

Resta $10$ de $4$ .

$- \frac{13}{- 6}$

Paso 1.7.6

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$- - \frac{13}{6}$

Paso 1.7.7

Multiplica $- - \frac{13}{6}$ .

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Paso 1.7.7.1

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

$1 (\frac{13}{6})$

Paso 1.7.7.2

Multiplica $\frac{13}{6}$ por $1$ .

$\frac{13}{6}$

Paso 2

Inserta los valores del punto y la pendiente en la fórmula de punto-pendiente y resuelve $y$ .

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Paso 2.1

Usa la pendiente $\frac{13}{6}$ y un punto dado $(4, 5)$ para sustituir $x_{1}$ y $y_{1}$ en la ecuación punto-pendiente $y - y_{1} = m (x - x_{1})$ , que deriva de la ecuación pendiente $m = \frac{y_{2} - y_{1}}{x_{2} - x_{1}}$ .

$y - (5) = \frac{13}{6} \cdot (x - (4))$

Paso 2.2

Simplifica la ecuación y mantenla en ecuación punto-pendiente.

$y - 5 = \frac{13}{6} \cdot (x - 4)$

Paso 2.3

Resuelve $y$

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Paso 2.3.1

Simplifica $\frac{13}{6} \cdot (x - 4)$ .

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Paso 2.3.1.1

Reescribe.

$y - 5 = 0 + 0 + \frac{13}{6} \cdot (x - 4)$

Paso 2.3.1.2

Simplifica mediante la adición de ceros.

$y - 5 = \frac{13}{6} \cdot (x - 4)$

Paso 2.3.1.3

Aplica la propiedad distributiva.

$y - 5 = \frac{13}{6} x + \frac{13}{6} \cdot - 4$

Paso 2.3.1.4

Combina $\frac{13}{6}$ y $x$ .

$y - 5 = \frac{13 x}{6} + \frac{13}{6} \cdot - 4$

Paso 2.3.1.5

Cancela el factor común de $2$ .

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Paso 2.3.1.5.1

Factoriza $2$ de $6$ .

$y - 5 = \frac{13 x}{6} + \frac{13}{2 (3)} \cdot - 4$

Paso 2.3.1.5.2

Factoriza $2$ de $- 4$ .

$y - 5 = \frac{13 x}{6} + \frac{13}{2 \cdot 3} \cdot (2 \cdot - 2)$

Paso 2.3.1.5.3

Cancela el factor común.

$y - 5 = \frac{13 x}{6} + \frac{13}{2 \cdot 3} \cdot (2 \cdot - 2)$

Paso 2.3.1.5.4

Reescribe la expresión.

$y - 5 = \frac{13 x}{6} + \frac{13}{3} \cdot - 2$

Paso 2.3.1.6

Combina $\frac{13}{3}$ y $- 2$ .

$y - 5 = \frac{13 x}{6} + \frac{13 \cdot - 2}{3}$

Paso 2.3.1.7

Simplifica la expresión.

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Paso 2.3.1.7.1

Multiplica $13$ por $- 2$ .

$y - 5 = \frac{13 x}{6} + \frac{- 26}{3}$

Paso 2.3.1.7.2

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$y - 5 = \frac{13 x}{6} - \frac{26}{3}$

Paso 2.3.2

Mueve todos los términos que no contengan $y$ al lado derecho de la ecuación.

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Paso 2.3.2.1

Suma $5$ a ambos lados de la ecuación.

$y = \frac{13 x}{6} - \frac{26}{3} + 5$

Paso 2.3.2.2

Para escribir $5$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{3}{3}$ .

$y = \frac{13 x}{6} - \frac{26}{3} + 5 \cdot \frac{3}{3}$

Paso 2.3.2.3

Combina $5$ y $\frac{3}{3}$ .

$y = \frac{13 x}{6} - \frac{26}{3} + \frac{5 \cdot 3}{3}$

Paso 2.3.2.4

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$y = \frac{13 x}{6} + \frac{- 26 + 5 \cdot 3}{3}$

Paso 2.3.2.5

Simplifica el numerador.

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Paso 2.3.2.5.1

Multiplica $5$ por $3$ .

$y = \frac{13 x}{6} + \frac{- 26 + 15}{3}$

Paso 2.3.2.5.2

Suma $- 26$ y $15$ .

$y = \frac{13 x}{6} + \frac{- 11}{3}$

Paso 2.3.2.6

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$y = \frac{13 x}{6} - \frac{11}{3}$

Paso 2.3.3

Reordena los términos.

$y = \frac{13}{6} x - \frac{11}{3}$

Paso 3