Математический анализ Примеры

$\sqrt{x^{3} + y^{3}} = 2 y$

Этап 1

С помощью $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ запишем $\sqrt{x^{3} + y^{3}}$ в виде ${(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$ .

${(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}} = 2 y$

Этап 2

Продифференцируем обе части уравнения.

$\frac{d}{d x} ({(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}) = \frac{d}{d x} (2 y)$

Этап 3

Продифференцируем левую часть уравнения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ имеет вид $f' (g (x)) g' (x)$ , где $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ и $g (x) = x^{3} + y^{3}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{1}$ как $x^{3} + y^{3}$ .

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

Этап 3.1.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{n}]$ имеет вид $n {u_{1}}^{n - 1}$ , где $n = \frac{1}{2}$ .

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

Этап 3.1.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на $x^{3} + y^{3}$ .

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

Этап 3.2

Чтобы записать $- 1$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{2}{2}$ .

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

Этап 3.3

Объединим $- 1$ и $\frac{2}{2}$ .

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

Этап 3.4

Объединим числители над общим знаменателем.

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

Этап 3.5

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.5.1

Умножим $- 1$ на $2$ .

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

Этап 3.5.2

Вычтем $2$ из $1$ .

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

Этап 3.6

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.6.1

Вынесем знак минуса перед дробью.

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

Этап 3.6.2

Объединим дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.6.2.1

Объединим $\frac{1}{2}$ и ${(x^{3} + y^{3})}^{- \frac{1}{2}}$ .

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

Этап 3.6.2.2

Перенесем ${(x^{3} + y^{3})}^{- \frac{1}{2}}$ в знаменатель, используя правило отрицательных степеней $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

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

Этап 3.6.3

По правилу суммы производная $x^{3} + y^{3}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [y^{3}]$ .

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

Этап 3.6.4

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 3$ .

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

Этап 3.7

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.7.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{2}$ как $y$ .

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

Этап 3.7.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ имеет вид $n {u_{2}}^{n - 1}$ , где $n = 3$ .

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

Этап 3.7.3

Заменим все вхождения $u_{2}$ на $y$ .

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

Этап 3.8

Перепишем $\frac{d}{d x} [y]$ в виде $y'$ .

$\frac{1}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} (3 x^{2} + 3 y^{2} y')$

Этап 3.9

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.9.1

Изменим порядок множителей в $\frac{1}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} (3 x^{2} + 3 y^{2} y')$ .

$(3 x^{2} + 3 y^{2} y') \frac{1}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 3.9.2

Умножим $3 x^{2} + 3 y^{2} y'$ на $\frac{1}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$ .

$\frac{3 x^{2} + 3 y^{2} y'}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 3.9.3

Вынесем множитель $3$ из $3 x^{2} + 3 y^{2} y'$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.9.3.1

Вынесем множитель $3$ из $3 x^{2}$ .

$\frac{3 (x^{2}) + 3 y^{2} y'}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 3.9.3.2

Вынесем множитель $3$ из $3 y^{2} y'$ .

$\frac{3 (x^{2}) + 3 (y^{2} y')}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 3.9.3.3

Вынесем множитель $3$ из $3 (x^{2}) + 3 (y^{2} y')$ .

$\frac{3 (x^{2} + y^{2} y')}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 4

Продифференцируем правую часть уравнения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Поскольку $2$ является константой относительно $x$ , производная $2 y$ по $x$ равна $2 \frac{d}{d x} [y]$ .

$2 \frac{d}{d x} [y]$

Этап 4.2

Перепишем $\frac{d}{d x} [y]$ в виде $y'$ .

$2 y'$

Этап 5

Преобразуем уравнение, приравняв левую часть к правой.

$\frac{3 (x^{2} + y^{2} y')}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} = 2 y'$

Этап 6

Решим относительно $y'$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Умножим обе части на $2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{3 (x^{2} + y^{2} y')}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}) = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1

Упростим $\frac{3 (x^{2} + y^{2} y')}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$2 \frac{3 (x^{2} + y^{2} y')}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}} = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2.1.1.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.2.1

Сократим общий множитель.

$2 \frac{3 (x^{2} + y^{2} y')}{2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}} = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2.1.1.2.2

Перепишем это выражение.

$\frac{3 (x^{2} + y^{2} y')}{{(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}} = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2.1.1.3

Сократим общий множитель ${(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.3.1

Сократим общий множитель.

$\frac{3 (x^{2} + y^{2} y')}{{(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}} = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2.1.1.3.2

Перепишем это выражение.

$3 (x^{2} + y^{2} y') = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2.1.1.4

Применим свойство дистрибутивности.

$3 x^{2} + 3 (y^{2} y') = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2.1.1.5

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1.1.5.1

Перенесем $y^{2}$ .

$3 x^{2} + 3 y' y^{2} = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2.1.1.5.2

Изменим порядок $3 x^{2}$ и $3 y' y^{2}$ .

$3 y' y^{2} + 3 x^{2} = 2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$

Этап 6.2.2

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1

Упростим $2 y' (2 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

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

Этап 6.2.2.1.2

Умножим $2$ на $2$ .

$3 y' y^{2} + 3 x^{2} = 4 y' {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$

Этап 6.3

Решим относительно $y'$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.1

Вычтем $4 y' {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$ из обеих частей уравнения.

$3 y' y^{2} + 3 x^{2} - 4 y' {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}} = 0$

Этап 6.3.2

Вычтем $3 x^{2}$ из обеих частей уравнения.

$3 y' y^{2} - 4 y' {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}} = - 3 x^{2}$

Этап 6.3.3

Вынесем множитель $y'$ из $3 y' y^{2} - 4 y' {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.3.1

Вынесем множитель $y'$ из $3 y' y^{2}$ .

$y' (3 y^{2}) - 4 y' {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}} = - 3 x^{2}$

Этап 6.3.3.2

Вынесем множитель $y'$ из $- 4 y' {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$ .

$y' (3 y^{2}) + y' (- 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}) = - 3 x^{2}$

Этап 6.3.3.3

Вынесем множитель $y'$ из $y' (3 y^{2}) + y' (- 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})$ .

$y' (3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}) = - 3 x^{2}$

Этап 6.3.4

Разделим каждый член $y' (3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}) = - 3 x^{2}$ на $3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.4.1

Разделим каждый член $y' (3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}) = - 3 x^{2}$ на $3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{y' (3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})}{3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} = \frac{- 3 x^{2}}{3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 6.3.4.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.4.2.1

Сократим общий множитель.

$\frac{y' (3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}})}{3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}} = \frac{- 3 x^{2}}{3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 6.3.4.2.2

Разделим $y'$ на $1$ .

$y' = \frac{- 3 x^{2}}{3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 6.3.4.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.4.3.1

Вынесем знак минуса перед дробью.

$y' = - \frac{3 x^{2}}{3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$

Этап 7

Заменим $y'$ на $\frac{d y}{d x}$ .

$\frac{d y}{d x} = - \frac{3 x^{2}}{3 y^{2} - 4 {(x^{3} + y^{3})}^{\frac{1}{2}}}$