Trovare dy/dx data 3x^2-5xy+2y^2=6

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#100510
avt
Elenacara
Punto
Testo del quesito: "Trovare (dy)/(dx) data 3x^(2)-5xy+2y^(2) = 6. Suggerimento: considerare y come funzione di x"

Questo è un esercizio a risposta multipla.
La risposta corretta è (6x-5y)/(5x-4y).

Tra le risposte errate viene riportata
(6x-5y)/(4y-5x).

1. In primo luogo, vorrei comprendere la corretta lettura di (dy)/(dx) riportata nel testo dell'esercizio che, data la risposta corretta, non mi sembra che esprima la semplice derivata di y rispetto ad x.

2. Esprimere y in funzione di x significa riscrivere l'espressione come -5xy+2y^(2) = 6-3x^(2)...ma resta x nel termine 5xy...

3. Guardando la soluzione pare che la derivata sia una frazione con (a) Numeratore - derivata rispetto ad x (b) Denominatore - derivata rispetto ad y quando -5xy+2y^2 sono "portati" al membro di destra. Ma che senso ha e come distinguerla dalla risposta errata che presenta al denominatore la derivata rispetto ad y quando i termini sono derivati nel membro di sinistro?

Potete gentilmente aiutarmi a chiarire cosa di fatto viene richiesto ed il relativo corretto svolgimento?

Grazie infinite!
#100511
avt
Ifrit
Amministratore
Ciao Elenacara,

prima di dedicarci al problema, ho bisogno di sapere se conosci il teorema del Dini sulle funzioni implicite: lo avete fatto a lezione?

Grazie mille. emt
#100512
avt
Elenacara
Punto
No, non e' stato trattato
#100513
avt
Ifrit
Amministratore
Perfetto, ho bisogno di un po' di tempo per scrivere una risposta che non faccia uso del teorema del Dini. emt

Grazie ancora.
#100514
avt
Ifrit
Amministratore
Il nostro obiettivo prevede di calcolare la derivata di una funzione y(x) che soddisfa l'equazione polinomiale:

3x^2-5xy+2y^2 = 6

In altri termini y(x) è tale che:

3x^2-5xy(x)+2[y(x)]^2 = 6

Come suggerito dalla traccia, deriviamo rispetto alla variabile x sia il primo che il secondo membro dell'uguaglianza tenendo a mente che y(x) è una funzione di x.

(d)/(dx)[3x^2-5xy(x)+2[y(x)]^2] = (d)/(dx)[6]

e usiamo le usuali regole di derivazione per svolgere i calcoli.

Poiché la derivata di una costante è zero, il secondo membro sarà nullo

(d)/(dx)[3x^2-5xy(x)+2[y(x)]^2] = 0

Per quanto concerne il primo membro, spezziamo la derivata della somma nella somma delle derivate dei singoli addendi e trasportiamo fuori dal simbolo di derivata le costanti moltiplicative

3(d)/(dx)[x^2]-5(d)/(dx)[xy(x)]+2(d)/(dx)[y(x)]^2] = 0

A questo punto esplicitiamo le espressioni delle derivate, tenendo a mente che y(x) è una funzione di x.

La derivata della potenza x^2 è facile da calcolare.

• (d)/(dx)[x^2] = 2x

Il calcolo di (d)/(dx)[x·y(x)] richiede invece la regola di derivazione del prodotto

 • (d)/(dx)[x·y(x)] = (d)/(dx)[x]·y(x)+x(d)/(dx)[y(x)] = y(x)+x(d)/(dx)[y(x)]

Esplicitiamo infine la derivata della funzione composta [y(x)]^2 usando l'omonima regola:

• (d)/(dx)[y(x)]^2] = 2y(x)·(d)/(dx)[y(x)]

Rimpiazziamo a questo punto le derivate nell'uguaglianza

3(d)/(dx)[x^2]-5(d)/(dx)[xy(x)]+2(d)/(dx)[y(x)]^2] = 0

che diventa

6x-5(y(x)+x(d)/(dx)[y(x)])+2(2y(x)·(d)/(dx)[y(x)]) = 0

Espandiamo i calcoli

6x-5y(x)-5x(d)/(dx)[y(x)]+4y(x)·(d)/(dx)[y(x)] = 0

e trattiamo la relazione come se fosse un'equazione nell'incognita (d)/(dx)[y(x)]

-5x(d)/(dx)[y(x)]+4y(x)(d)/(dx)[y(x)] = 5y(x)-6x

Al primo membro mettiamo in evidenza (d)/(dx)[y(x)]

(d)/(dx)[y(x)](-5x+4y(x)) = 5y(x)-6x

e infine dividiamo a sinistra e a destra per -5x+4y(x), ottenendo così:

 (d)/(dx)[y(x)] = (5y(x)-6x)/(-5x+4y(x)) = (6x-5y(x))/(5x-4y(x))

Ciò dimostra che

(dy)/(dx) = (6x-5y)/(5x-4y)

Abbiamo finito.

Ti faccio notare che l'opzione

(dy)/(dx) = (6x-5y)/(4y-5x)

è da scartare perché ha i segni errati.
#100516
avt
Elenacara
Punto
Grazie mille!!!
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