IDZ - 6.2. Resolución de problemas.
N° 1.10. Se da la ecuación xy = cot x. Es necesario encontrar el valor de la derivada y' y de la segunda derivada y".
Respuesta:
Encontremos la derivada de la función y con respecto a x usando la regla de la derivada del producto:
y' = (xy)' = x'y + y'x = y + xy'
Reemplace y en la ecuación xy = cot x:
xy = ctg x
y = ctgx/x
Entonces:
y' = (ctg x / x) + x(-ctg^2 x / (sin^2 x)) = (ctg x / x) - ctg^2 x / sin^2 x
Para encontrar la segunda derivada de y" diferenciamos la expresión resultante para y':
y" = (-ctg^2 x / sin^2 x)' = -2ctg x / (sin^2 x * cos x)
Ответ: y' = (ctg x / x) - ctg^2 x / sin^2 x, y" = -2ctg x / (sin^2 x * cos x).
N° 2.10. La ecuación de la curva paramétrica está dada: x = L(t) / t, y = t ln t. Es necesario encontrar el valor de la derivada y' y de la segunda derivada y".
Respuesta:
Diferenciamos la ecuación x = L(t) / t con respecto a t:
x' = (L(t) / t)' = (L'(t) * t - L(t)) / t^2
Reemplace L(t) con tx en la ecuación para x:
x = L(t) / t = tx / t = x
Entonces:
x' = (L'(t) * t - L(t)) / t^2 = (L'(t) - x) / t
Diferenciamos la ecuación y = t ln t con respecto a t:
y' = ln t + 1
Ahora encontremos el valor de la derivada y':
y' = (dy/dt) / (dx/dt) = (ln t + 1) / ((L'(t) - x) / t)
Para encontrar la segunda derivada de y" diferenciamos la expresión resultante para y':
y" = [(d/dt)((ln t + 1) / ((L'(t) - x) / t))] / ((dx/dt) / t)
y" = (t(ln t + 2) - (L'(t) - x)(ln t + 1)) / ((L'(t) - x)^2)
Ответ: y' = (ln t + 1) / ((L'(t) - x) / t), y" = (t(ln t + 2) - (L'(t) - x)(ln t + 1)) / ((L'(t) - x)^2).
N° 3.10. Dada la ecuación de la función y = x^2 e^x y el argumento x0 = 0. Es necesario calcular el valor de la tercera derivada y‴(x0).
Respuesta:
Encontremos la primera, segunda y tercera derivada de la función y con respecto a x:
y' = 2x e^x + x^2 e^x
y" = 2e^x + 4x e^x + x^2 e^x
y‴ = 6e^x + 12x e^x + 2x^2 e^x
Sustituyamos el valor x0 = 0 en las expresiones resultantes:
y'(0) = 0
y"(0) = 2
y‴(0) = 6
Respuesta: y‴(0) = 6.
N° 4.10. Se da la ecuación para la función y = x e^(3x). Es necesario escribir la fórmula para la derivada de enésimo orden.
Respuesta:
Diferenciamos la función y por x n veces:
y^(n) = (x e^(3x))^(n)
Usando la regla de la derivada del producto, obtenemos:
y^(n) = (x^(n) e^(3x)) + n(x^(n-1) e^(3x) * 3) + n(n-1)(x^(n-2) ) e^(3x) * 3^2) + ... + 3^n(x e^(3x))
Por tanto, la fórmula para la derivada de enésimo orden de la función y = x e^(3x) tiene la forma:
y^(n) = e^(3x) * P_n(x),
donde P_n(x) es un polinomio de enésimo grado, expresado en términos de derivadas de x^n.
N° 5.10. Dada la ecuación de la curva y = x^2/4 - 4x + 5 y un punto con la abscisa x = 4. Es necesario escribir la ecuación de la tangente a esta curva en un punto dado.
Respuesta:
Encontremos el valor de la derivada de la función y con respecto a x:
y' = x/2 - 4
Valor derivado en el punto x = 4:
y'(4) = 2 - 4 = -2
Así, la ecuación de la tangente a la curva y = x^2/4 - 4x + 5 en el punto con abscisa x = 4 es:
y - (16/4 - 16 + 5) = -2(x - 4),
o
y = -2x + 13.
N° 6.10. La ley del movimiento de un punto material está dada: S = -3 cos(t/4+π/12). Es necesario encontrar la velocidad de este punto en el instante t = 2π/3c.
Respuesta:
Encontremos la derivada de la ley del movimiento S con respecto al tiempo t:
v = dS/dt = (d/dt)(-3cos(t/4 + π/12)) = 3/4 sen(t/4 + π/12)
Sustituyamos el valor t = 2π/3c:
v = 3/4 pecado(π/6 + π/12) = 3/4 pecado(π/4) = 3/8√2 м/с.
Respuesta: la velocidad de un punto material en el tiempo t = 2π/3c es igual a 3/8√2 m/s.
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En el primer problema (No. 1.10) es necesario encontrar el valor de la derivada y' y de la segunda derivada y" para la ecuación xy = cot x.
En el segundo problema (Nº 2.10) es necesario encontrar el valor de la derivada y' y de la segunda derivada y" para la curva paramétrica x = L(t) / t, y = t ln t.
En el tercer problema (Nº 3.10) es necesario calcular el valor de la tercera derivada y‴(x0) para la función y = x^2 e^x y el argumento x0 = 0.
En el cuarto problema (No. 4.10), es necesario escribir la fórmula para la derivada de enésimo orden de la función y = x e^(3x).
En el quinto problema (No. 5.10) es necesario escribir la ecuación de la tangente a la curva y = x^2/4 - 4x + 5 en el punto de abscisa x = 4.
En el sexto problema (No. 6.10) es necesario encontrar la velocidad de un punto material que se mueve según la ley S = -3 cos(t/4+π/12) en el instante t = 2π/3s.
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Ryabushko A.P. IDZ 6.2 opción 10 es una tarea o prueba educativa como parte de un curso relacionado con análisis matemático y ecuaciones diferenciales. La tarea presenta seis problemas, cada uno de los cuales requiere resolver un problema matemático específico.
El primer problema es encontrar las derivadas de primer y segundo orden para la función dada por la ecuación xy = cot x.
En el segundo problema, necesitas encontrar la ecuación de una curva definida paramétricamente: x = L(t)/t y y = t Ln t.
La tercera tarea consiste en calcular la tercera derivada de la función y = x²eˣ en el punto x0 = 0.
El cuarto problema requiere escribir una fórmula para la derivada de enésimo orden de la función y = x e³ˣ.
En el quinto problema, debes escribir la ecuación de la tangente a la curva y = x²/4 – 4x + 5 en el punto con la abscisa x = 4.
La sexta tarea está relacionada con el cálculo de la velocidad de un punto material de acuerdo con la ley del movimiento dada S = -3 cos(t/4+π/12) en el momento t= 2π/3 s.
Este producto está destinado a estudiantes y cualquier persona interesada en el análisis matemático y las ecuaciones diferenciales.
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