微分積分例

$3 {(x^{2} + y^{2})}^{2} = 100 x y$

ステップ 1

Set each solution of $3 {(x^{2} + y^{2})}^{2}$ as a function of $x$ .

$y = 100 x y \to f (x) = 100 x y$

ステップ 2

Because the $y$ variable in the equation $3 {(x^{2} + y^{2})}^{2} = 100 x y$ has a degree greater than $1$ , use implicit differentiation to solve for the derivative $\frac{d y}{d x}$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.1

方程式の両辺を微分します。

$\frac{d}{d x} (3 {(x^{2} + y^{2})}^{2}) = \frac{d}{d x} (100 x y)$

ステップ 2.2

方程式の左辺を微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.2.1

$3$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $3 {(x^{2} + y^{2})}^{2}$ の微分係数は $3 \frac{d}{d x} [{(x^{2} + y^{2})}^{2}]$ です。

$3 \frac{d}{d x} [{(x^{2} + y^{2})}^{2}]$

ステップ 2.2.2

$f (x) = x^{2}$ および $g (x) = x^{2} + y^{2}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.2.2.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{1}$ を $x^{2} + y^{2}$ とします。

$3 (\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{2}] \frac{d}{d x} [x^{2} + y^{2}])$

ステップ 2.2.2.2

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{n}]$ は $n {u_{1}}^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$3 (2 u_{1} \frac{d}{d x} [x^{2} + y^{2}])$

ステップ 2.2.2.3

$u_{1}$ のすべての発生を $x^{2} + y^{2}$ で置き換えます。

$3 (2 (x^{2} + y^{2}) \frac{d}{d x} [x^{2} + y^{2}])$

ステップ 2.2.3

微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.2.3.1

$2$ に $3$ をかけます。

$6 ((x^{2} + y^{2}) \frac{d}{d x} [x^{2} + y^{2}])$

ステップ 2.2.3.2

総和則では、 $x^{2} + y^{2}$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [y^{2}]$ です。

$6 (x^{2} + y^{2}) (\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [y^{2}])$

ステップ 2.2.3.3

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$6 (x^{2} + y^{2}) (2 x + \frac{d}{d x} [y^{2}])$

ステップ 2.2.4

$f (x) = x^{2}$ および $g (x) = y$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 2.2.4.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{2}$ を $y$ とします。

$6 (x^{2} + y^{2}) (2 x + \frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{2}] \frac{d}{d x} [y])$

ステップ 2.2.4.2

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ は $n {u_{2}}^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$6 (x^{2} + y^{2}) (2 x + 2 u_{2} \frac{d}{d x} [y])$

ステップ 2.2.4.3

$u_{2}$ のすべての発生を $y$ で置き換えます。

$6 (x^{2} + y^{2}) (2 x + 2 y \frac{d}{d x} [y])$

ステップ 2.2.5

$\frac{d}{d x} [y]$ を $y'$ に書き換えます。

$6 (x^{2} + y^{2}) (2 x + 2 y y')$

ステップ 2.2.6

簡約します。

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ステップ 2.2.6.1

分配則を当てはめます。

$(6 x^{2} + 6 y^{2}) (2 x + 2 y y')$

ステップ 2.2.6.2

$(6 x^{2} + 6 y^{2}) (2 x + 2 y y')$ の因数を並べ替えます。

$(2 x + 2 y y') (6 x^{2} + 6 y^{2})$

ステップ 2.3

方程式の右辺を微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.3.1

$100$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $100 x y$ の微分係数は $100 \frac{d}{d x} [x y]$ です。

$100 \frac{d}{d x} [x y]$

ステップ 2.3.2

$f (x) = x$ および $g (x) = y$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ は $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ であるという積の法則を使って微分します。

$100 (x \frac{d}{d x} [y] + y \frac{d}{d x} [x])$

ステップ 2.3.3

$\frac{d}{d x} [y]$ を $y'$ に書き換えます。

$100 (x y' + y \frac{d}{d x} [x])$

ステップ 2.3.4

$n = 1$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$100 (x y' + y \cdot 1)$

ステップ 2.3.5

$y$ に $1$ をかけます。

$100 (x y' + y)$

ステップ 2.3.6

分配則を当てはめます。

$100 x y' + 100 y$

ステップ 2.4

左辺と右辺を等しくし、式を作り変えます。

$(2 x + 2 y y') (6 x^{2} + 6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5

$y'$ について解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.1

$(2 x + 2 y y') (6 x^{2} + 6 y^{2})$ を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.1.1

書き換えます。

$0 + 0 + (2 x + 2 y y') (6 x^{2} + 6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.2

0を加えて簡約します。

$(2 x + 2 y y') (6 x^{2} + 6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.3

分配法則（FOIL法）を使って $(2 x + 2 y y') (6 x^{2} + 6 y^{2})$ を展開します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.1.3.1

分配則を当てはめます。

$2 x (6 x^{2} + 6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2} + 6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.3.2

分配則を当てはめます。

$2 x (6 x^{2}) + 2 x (6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2} + 6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.3.3

分配則を当てはめます。

$2 x (6 x^{2}) + 2 x (6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.1.4.1

積の可換性を利用して書き換えます。

$2 \cdot 6 x \cdot x^{2} + 2 x (6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.2

指数を足して $x$ に $x^{2}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.1.4.2.1

$x^{2}$ を移動させます。

$2 \cdot 6 (x^{2} x) + 2 x (6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.2.2

$x^{2}$ に $x$ をかけます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.1.4.2.2.1

$x$ を $1$ 乗します。

$2 \cdot 6 (x^{2} x^{1}) + 2 x (6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.2.2.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$2 \cdot 6 x^{2 + 1} + 2 x (6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.2.3

$2$ と $1$ をたし算します。

$2 \cdot 6 x^{3} + 2 x (6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.3

$2$ に $6$ をかけます。

$12 x^{3} + 2 x (6 y^{2}) + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.4

積の可換性を利用して書き換えます。

$12 x^{3} + 2 \cdot 6 x y^{2} + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.5

$2$ に $6$ をかけます。

$12 x^{3} + 12 x y^{2} + 2 y y' (6 x^{2}) + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.6

$6$ に $2$ をかけます。

$12 x^{3} + 12 x y^{2} + 12 y y' x^{2} + 2 y y' (6 y^{2}) = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.7

指数を足して $y$ に $y^{2}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.1.4.7.1

$y^{2}$ を移動させます。

$12 x^{3} + 12 x y^{2} + 12 y y' x^{2} + 2 (y^{2} y) y' \cdot 6 = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.7.2

$y^{2}$ に $y$ をかけます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.1.4.7.2.1

$y$ を $1$ 乗します。

$12 x^{3} + 12 x y^{2} + 12 y y' x^{2} + 2 (y^{2} y^{1}) y' \cdot 6 = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.7.2.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$12 x^{3} + 12 x y^{2} + 12 y y' x^{2} + 2 y^{2 + 1} y' \cdot 6 = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.7.3

$2$ と $1$ をたし算します。

$12 x^{3} + 12 x y^{2} + 12 y y' x^{2} + 2 y^{3} y' \cdot 6 = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.1.4.8

$6$ に $2$ をかけます。

$12 x^{3} + 12 x y^{2} + 12 y y' x^{2} + 12 y^{3} y' = 100 x y' + 100 y$

ステップ 2.5.2

方程式の両辺から $100 x y'$ を引きます。

$12 x^{3} + 12 x y^{2} + 12 y y' x^{2} + 12 y^{3} y' - 100 x y' = 100 y$

ステップ 2.5.3

$y'$ を含まないすべての項を方程式の右辺に移動させます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.3.1

方程式の両辺から $12 x^{3}$ を引きます。

$12 x y^{2} + 12 y y' x^{2} + 12 y^{3} y' - 100 x y' = 100 y - 12 x^{3}$

ステップ 2.5.3.2

方程式の両辺から $12 x y^{2}$ を引きます。

$12 y y' x^{2} + 12 y^{3} y' - 100 x y' = 100 y - 12 x^{3} - 12 x y^{2}$

ステップ 2.5.4

$4 y'$ を $12 y y' x^{2} + 12 y^{3} y' - 100 x y'$ で因数分解します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.4.1

$4 y'$ を $12 y y' x^{2}$ で因数分解します。

$4 y' (3 y x^{2}) + 12 y^{3} y' - 100 x y' = 100 y - 12 x^{3} - 12 x y^{2}$

ステップ 2.5.4.2

$4 y'$ を $12 y^{3} y'$ で因数分解します。

$4 y' (3 y x^{2}) + 4 y' (3 y^{3}) - 100 x y' = 100 y - 12 x^{3} - 12 x y^{2}$

ステップ 2.5.4.3

$4 y'$ を $- 100 x y'$ で因数分解します。

$4 y' (3 y x^{2}) + 4 y' (3 y^{3}) + 4 y' (- 25 x) = 100 y - 12 x^{3} - 12 x y^{2}$

ステップ 2.5.4.4

$4 y'$ を $4 y' (3 y x^{2}) + 4 y' (3 y^{3})$ で因数分解します。

$4 y' (3 y x^{2} + 3 y^{3}) + 4 y' (- 25 x) = 100 y - 12 x^{3} - 12 x y^{2}$

ステップ 2.5.4.5

$4 y'$ を $4 y' (3 y x^{2} + 3 y^{3}) + 4 y' (- 25 x)$ で因数分解します。

$4 y' (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x) = 100 y - 12 x^{3} - 12 x y^{2}$

ステップ 2.5.5

$4 y' (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x) = 100 y - 12 x^{3} - 12 x y^{2}$ の各項を $4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)$ で割り、簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.1

$4 y' (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x) = 100 y - 12 x^{3} - 12 x y^{2}$ の各項を $4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)$ で割ります。

$\frac{4 y' (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} = \frac{100 y}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x^{3}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.2

左辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.2.1

$4$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.2.1.1

共通因数を約分します。

ステップ 2.5.5.2.1.2

式を書き換えます。

$\frac{y' (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} = \frac{100 y}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x^{3}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.2.2

$3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.2.2.1

共通因数を約分します。

ステップ 2.5.5.2.2.2

$y'$ を $1$ で割ります。

$y' = \frac{100 y}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x^{3}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3

右辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.1.1

$100$ と $4$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.1.1.1

$4$ を $100 y$ で因数分解します。

$y' = \frac{4 (25 y)}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x^{3}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.1.2

共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.1.1.2.1

共通因数を約分します。

$y' = \frac{4 (25 y)}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x^{3}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.1.2.2

式を書き換えます。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{- 12 x^{3}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.2

$- 12$ と $4$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.1.2.1

$4$ を $- 12 x^{3}$ で因数分解します。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{4 (- 3 x^{3})}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.2.2

共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.1.2.2.1

共通因数を約分します。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{4 (- 3 x^{3})}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.2.2.2

式を書き換えます。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{- 3 x^{3}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.3

分数の前に負数を移動させます。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} - \frac{(3) x^{3}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{- 12 x y^{2}}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.4

$- 12$ と $4$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.1.4.1

$4$ を $- 12 x y^{2}$ で因数分解します。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} - \frac{3 x^{3}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{4 (- 3 x y^{2})}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.4.2

共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.1.4.2.1

共通因数を約分します。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} - \frac{3 x^{3}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{4 (- 3 x y^{2})}{4 (3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x)}$

ステップ 2.5.5.3.1.4.2.2

式を書き換えます。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} - \frac{3 x^{3}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} + \frac{- 3 x y^{2}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x}$

ステップ 2.5.5.3.1.5

分数の前に負数を移動させます。

$y' = \frac{25 y}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} - \frac{3 x^{3}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} - \frac{3 x y^{2}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x}$

ステップ 2.5.5.3.2

1つの分数にまとめます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.5.3.2.1

公分母の分子をまとめます。

$y' = \frac{25 y - 3 x^{3}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x} - \frac{3 x y^{2}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x}$

ステップ 2.5.5.3.2.2

公分母の分子をまとめます。

$y' = \frac{25 y - 3 x^{3} - 3 x y^{2}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x}$

ステップ 2.6

$y'$ を $\frac{d y}{d x}$ で置き換えます。

$\frac{d y}{d x} = \frac{25 y - 3 x^{3} - 3 x y^{2}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x}$

ステップ 3

The roots of the derivative $\frac{25 y - 3 x^{3} - 3 x y^{2}}{3 y x^{2} + 3 y^{3} - 25 x}$ cannot be found.

No horizontal tangent lines

ステップ 4

微分積分 例

微分積分例