반응형
derivative_br_21

21. ddx(ysiny=xsinx)\frac{d}{dx}(ysiny = xsinx)

ddx(ysiny=xsinx)=ysiny+ycosyy=sinx+xcosx=y(siny+ycosy)=sinx+xcosxy=sinx+xcosxsiny+ycosy \begin{aligned} &\frac{d}{dx}(ysiny = xsinx)\\ &=y'siny+ycosyy'=sinx+xcosx\\ &=y'(siny+ycosy)=sinx+xcosx\\ &y'=\frac{sinx+xcosx}{siny+ycosy} \end{aligned}


22. ddx(ln(x/y)=exy3)\frac{d}{dx}(ln(x/y) = e^{xy^3})

ddx(ln(x/y)=exy3)=yx(x/y)=exy3(xy3)=yxyxyy2=exy3(y3+x3y2y)y2xyyxy2=y3exy3+3xy2exy3y1xyy=y3exy3+3xy2exy3y1xy3exy3=3xy2exy3y+yy1xy3exy3x=(1+3xy3exy3y)yy=1xy3exy3x(y1+3xy3exy3)y=yxy4exy3x+3x2y3exy3 \begin{aligned} &\frac{d}{dx}(ln(x/y) = e^{xy^3})\\ &=\frac{y}{x}(x/y)'=e^{xy^3}(xy^3)'\\ &=\frac{y}{x}\frac{y-xy'}{y^2}=e^{xy^3}(y^3+x3y^2y')\\ &\frac{y^2-xyy'}{xy^2}=y^3e^{xy^3}+3xy^2e^{xy^3}y'\\ &\frac{1}{x}-\frac{y'}{y}=y^3e^{xy^3}+3xy^2e^{xy^3}y'\\ &\frac{1}{x}-y^3e^{xy^3}=3xy^2e^{xy^3}y'+\frac{y'}{y}\\ &\frac{1-xy^3e^{xy^3}}{x}=(\frac{1+3xy^3e^{xy^3}}{y})y'\\ &y'=\frac{1-xy^3e^{xy^3}}{x}(\frac{y}{1+3xy^3e^{xy^3}})\\ &y'=\frac{y-xy^4e^{xy^3}}{x+3x^2y^3e^{xy^3}}\\ \end{aligned}
Alt.
ddx(ln(x/y)=exy3)ddx(ln(x)ln(y)=exy3)1xyy=exy3(y3+x3y2y)same as upper \begin{aligned} &\frac{d}{dx}(ln(x/y) = e^{xy^3})\\ &\frac{d}{dx}(ln(x)-ln(y) = e^{xy^3})\\ &\frac{1}{x}-\frac{y'}{y}=e^{xy^3}(y^3+x3y^2 y')\\ &\text{same as upper} \end{aligned}


23. ddx(x=sec(y))\frac{d}{dx}(x=sec(y))

ddx(x=sec(y))dx=sec(y)tan(y)dydydx=1sec(y)tan(y)(R.T.angle=y,a=1,h=x,o=x21)dydx=1xx21=(arctan(x)) \begin{aligned} &\frac{d}{dx}(x=sec(y))\\ &dx=sec(y)tan(y)dy\\ &\frac{dy}{dx}=\frac{1}{sec(y)tan(y)}\\ &(R.T. angle=y, a=1,h=x, o=\sqrt{x^2-1})\\ &\frac{dy}{dx}=\frac{1}{x\sqrt{x^2-1}}=(arctan(x))'\\ \end{aligned}


24. ddx((xy)2=sinx+siny)\frac{d}{dx}((x-y)^2 = sinx + siny )

ddx((xy)2=sinx+siny)2(xy)(1y)=cosx+cosyy=2(xy)2(xy)y=cosx+cosyy=2(xy)cosx=cosyy+2(xy)yy(cosy+2(xy))=2(xy)cosxy=2(xy)cosx2(xy)+cosy \begin{aligned} &\frac{d}{dx}((x-y)^2 = sinx + siny )\\ &2(x-y)(1-y')=cosx+cosyy'\\ &=2(x-y)-2(x-y)y'=cosx+cosyy'\\ &=2(x-y)-cosx=cosyy'+2(x-y)y'\\ &y'(cosy+2(x-y))=2(x-y)-cosx\\ &y'=\frac{2(x-y)-cosx}{2(x-y)+cosy}\\ \end{aligned}


25. ddx(xy=yx)\frac{d}{dx}( x^y = y^x)

ddx(xy=yx)ylnx=xlnyylnx+y(1/x)=lny+x(1/y)yy(lnxx(1/y))=lnyy(1/x)y=lnyy(1/x)lnxx(1/y)=xylnyy2xylnxx2 \begin{aligned} &\frac{d}{dx}( x^y = y^x)\\ &y ln x = x ln y \\ &y' lnx + y(1/x) =lny+x(1/y)y' \\ &y'(lnx-x(1/y))=ln y-y(1/x) \\ &y' = \frac{ln y-y(1/x)}{lnx-x(1/y)} \\ &= \frac{xy ln y-y^2}{ xylnx-x^2} \\ \end{aligned}


26. ddx(arctan(x2y)=x+y3)\frac{d}{dx}(arctan(x^2y) = x+y^3)

ddx(arctan(x2y)=x+y3)y=arctanx,x=tany,dx=sec2ydyR.Tangle=y,a=1,o=x,h=sqrt(x2+1)dy/dx=1sec2y=cos2y=11+x2ddx(arctan(x2y)=x+y3)11+x4y2(2xy+x2y)=1+3y2y2xy1+x4y2+x2y1+x4y2=1+3y2y2xy1+x4y21=3y2yx2y1+x4y22xy1x4y21+x4y2=(3y2x21+x4y2)y2xy1x4y21+x4y2=3y2+3x4y4x21+x4y2yy=2xy1x4y23y2+3x4y4x2=x4y22xy+13x4y4+x23y2 \begin{aligned} &\frac{d}{dx}(arctan(x^2y) = x+y^3)\\ &y=arctan x, x=tan y, dx=sec^2ydy\\ &R.T angle=y, a=1, o=x, h=sqrt(x^2+1)\\ &dy/dx = \frac{1}{sec^2y}=cos^2y=\frac{1}{1+x^2} \\ \\ &\frac{d}{dx}(arctan(x^2y) = x+y^3)\\ &\frac{1}{1+x^4y^2}(2xy+x^2y')=1+3y^2y'\\ &\frac{2xy}{1+x^4y^2}+\frac{x^2y'}{1+x^4y^2} =1+3y^2y'\\ &\frac{2xy}{1+x^4y^2}-1= 3y^2y'-\frac{x^2y'}{1+x^4y^2}\\ &\frac{2xy-1-x^4y^2}{1+x^4y^2}= (3y^2-\frac{x^2}{1+x^4y^2})y'\\ &\frac{2xy-1-x^4y^2}{1+x^4y^2}= \frac{3y^2+3x^4y^4-x^2}{1+x^4y^2}y'\\ &y'=\frac{2xy-1-x^4y^2}{3y^2+3x^4y^4-x^2}\\ &=\frac{x^4y^2-2xy+1}{-3x^4y^4+x^2-3y^2}\\ \end{aligned}


27. ddx(x2/(x2y2)=3y)\frac{d}{dx}(x^2/(x^2-y^2) = 3y)

ddx(x2/(x2y2)=3y)ddx(x2=3y(x2y2)=3x2y3y3)2x=6xy+3x2y9y2y2x6xy=y(3x29y2)y=2x6xy3x29y2 \begin{aligned} &\frac{d}{dx}(x^2/(x^2-y^2) = 3y)\\ &\frac{d}{dx}(x^2 = 3y(x^2-y^2)=3x^2y-3y^3)\\ &2x=6xy+3x^2y'-9y^2y'\\ &2x-6xy=y'(3x^2-9y^2)\\ &y'=\frac{2x-6xy}{3x^2-9y^2} \end{aligned}


28. ddx(ex/y=x+y2)\frac{d}{dx}(e^{x/y} = x + y^2)

ddx(ex/y=x+y2)ddx(xy=ln(x+y2))yxyy2=1x+y2(1+2yy)1y1x+y2=xyy2+2yyx+y2y(x+y2)y2=x(x+y2)y+2y3yy=y3y2+xyx2+xy2+2y3=y(x+y2)y2x(x+y2)+2y3=yex/yy2xex/y+2y3 \begin{aligned} &\frac{d}{dx}(e^{x/y} = x + y^2)\\ &\frac{d}{dx}(\frac{x}{y} = ln(x + y^2))\\ &\frac{y-xy'}{y^2} =\frac{1}{x + y^2}(1+2yy')\\ &\frac{1}{y} - \frac{1}{x + y^2}=\frac{xy'}{y^2}+\frac{2yy'}{x + y^2}\\ &y(x+y^2) - y^2=x(x+y^2)y'+2y^3y'\\ &y'=\frac{y^3-y^2+xy}{x^2+xy^2+2y^3}=\frac{y(x+y^2)-y^2}{x(x+y^2)+2y^3}\\ &=\frac{ye^{x/y}-y^2}{xe^{x/y}+2y^3} \end{aligned}


29. ddx((x2+y21)3=y)\frac{d}{dx}((x^2 + y^2 – 1)^3 = y)

ddx((x2+y21)3=y)3(x2+y21)2(2x+2yy)=y3(x2+y21)2(2x)+3(x2+y21)2(2yy)=y6x(x2+y21)2+6y(x2+y21)2y=yy=6x(x2+y21)216y(x2+y21)2 \begin{aligned} &\frac{d}{dx}((x^2 + y^2 – 1)^3 = y)\\ &3(x^2+y^2-1)^2(2x+2yy')=y'\\ &3(x^2+y^2-1)^2(2x)+3(x^2+y^2-1)^2(2yy')=y'\\ &6x(x^2+y^2-1)^2+6y(x^2+y^2-1)^2y'=y'\\ &y'=\frac{6x(x^2+y^2-1)^2}{1-6y(x^2+y^2-1)^2}\\ \end{aligned}


30. d2ydx2(9x2+y2=9)\frac{d^2y}{dx^2} (9x^2 + y^2 = 9)

d2ydx2(9x2+y2=9)ddx(ddx(9x2+y2=9))ddx(9x2+y2=9)18x+2yy=0y=9xyy=9yxyy2=9yx(9xy)y2=9y+9x2/yy2=9y81x2y3=9y2+9x2y3=81y3 \begin{aligned} &\frac{d^2y}{dx^2} (9x^2 + y^2 = 9)\\ &\frac{d}{dx}(\frac{d}{dx} (9x^2 + y^2 = 9) )\\ &\frac{d}{dx} (9x^2 + y^2 = 9) \\ &18x+2yy'=0\\ &y'=-\frac{9x}{y} \\ &y'' = -9\frac{y-xy'}{y^2}=-9\frac{y-x(-9\frac{x}{y})}{y^2}\\ &=-9\frac{y+9x^2/y}{y^2}=-\frac{9}{y}-81\frac{x^2}{y^3}\\ &=-9\frac{y^2+9x^2}{y^3}=-\frac{81}{y^3} \end{aligned}


Author: crazyj7@gmail.com

'Math' 카테고리의 다른 글

derivative100 [41-50]  (1) 2019.11.06
derivative100 [31-40]  (0) 2019.11.05
derivative100 [11-20]  (0) 2019.10.31
derivative100 [1-10]  (0) 2019.10.30
Integral100 [91-100]  (1) 2019.10.27
반응형

미분은 한 자로는 작을 미, 나눌 분. 즉, 아주 작게 나눈다는 뜻이다.

[]  


어느 정도 작게 나눠야하느냐면 극한으로 작게 나누는데, 0은 아니지만, 0에 가까울 정도로 나눈다. 이렇게 말로만 하면 애매할 수 있다.

더 정확히하면 제곱해서 무시될 수 있을 정도로 작은 값이다.

f(x+h) = f(x) + f'(x) h + O(h^2) 에서 lim h->0 일때,   O(h^2)이 무시될 수 있을 정도라면, 

f'(x) = lim ( f(x+h)-f(x) ) / h 이렇게 성립될 수 있다.



먼저 차분은 증가량, 변화량이다. 크기는 상관없다.


미분은 차분의 극한으로 x에 대해 크기가 아주 작아야 한다.

즉, 미분에서의 x의 변화량은 극소.


차분은 두 지점에서의 차이로 본다면 미분은 거의 한 점에서의 차이로 볼 수 있다.


미분은 혼자 존재하는게 아니다.  x를 파라미터로 하는 함수 무엇을 x에 대해 미분하는 것처럼. 기준이 있어야 한다. 

이렇게 무엇(y)을 무엇(x)으로 미분한다는 것이 순간 변화율(dy/dx)인 것이다. 그래프로 치면 접선의 기울기.


함수의 그래프상에서 두 점사이의 평균기울기가 x의 차분(x2-x1)에 대한 y의 차분(y2-y1)을 의미한다면,  한 점에서의 기울기(접선의 기울기, 순간변화율)가 해당 지점에서의 미분값이다.




미분

함수 f(x)에서 주어진 점(a,   x가 a일 때)에서의 접선의 기울기. (기울기=탄젠트 값)

= f'(a) 


미분값이 존재하려면? 좌극한=함수값=우극한   (-> 해당 점에서 이 함수는 당연히 연속이다.)


위와 같이 미분을 정의할 수 있다. x의 극소변화에 대한 함수의 출력값의 변화량의 비율;   y변화량/x변화량  =>  기울기   => x변화량이 극한으로 0에 가깝게 한다. 순간변화율. 접선의 기울기.



다른 방법으로는

x-a를 h로 치환하면 위와 동일하다.



ex)

f(x) = x^2

미분 정의로 부터 주어진 함수를 미분할 수 있다.




다른 방법으로는

일 때 C가 바로 f'(x)이다.. 

Taylor Series 나 Geometric Series 등을 이용하여 h에 대한 power series로 정리하여 미분을 구할 수도 있다.



ex) 

위에서 C를 구하면 x에서의 미분값이 된다.

따라서 C 값인 n x^(n-1)이 바로 f'(x)가 된다.


ex)

따라서 f'(x) = -sin x



ex)

따라서 f'(x) = e^x




'Math' 카테고리의 다른 글

최소제곱법  (0) 2019.03.26
[선형대수] 프로젝션, 최소제곱법  (0) 2019.03.26
[적분] 곡선의 길이 계산2  (0) 2017.05.08
[적분] 곡선의 길이 계산  (0) 2016.09.06
[적분] 적분에 대하여... 넓이,부피,겉넓이  (0) 2016.09.06

+ Recent posts