[wiskunde] Impliciet differentiëren

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 103

Impliciet differenti

Ik heb een probleem met een vraagstuk over impliciet differentiëren. Het volgende is gegeven:
 
\(\frac{x^2}{y^2} - xy + (x +y)^2 = 0\)
 
De vraag is om
\(\frac{dy}{dx}\)
ofwel y' te bepalen.
 
Ik vermenigvuldig beide kanten met y^2, schrijf (x+y)^2 uit en dan komt er uiteraard:
 
\(x^2 - xy^3 + x^2y^2 +2xy^3 + y^4= 0\)
 
Als ik dit impliciet differentieer, dan gaat het term voor term als volgt:
 
\(2x-y^3 - 3xy^2y' +2xy^2 + 2x^2yy' + 2y^3 + 6xy^2y' + 4y^3y' = 0\)
 
hetgeen ik als volgt kan herschrijven en hergroeperen:
 
\(2x+y^3+2xy^2+y'(3xy^2+2x^2y+4y^3) = 0\)
 
en dan rolt y' er zo uit:
 
\(y'=\frac{-y^3-2xy^2-2x}{4y^3+3xy^2+2x^2y}\)
 
Tot zover klopt het allemaal met het antwoord achterin mijn boek.
Maar ik heb ook geprobeerd de vorm waarmee ik begon:
 
\(\frac{x^2}{y^2} - xy + (x +y)^2 = 0\)
 
rechtsstreeks te differentiëren. Ik begin met de eerste term:
 
\(\frac{x^2}{y^2}\)
 
hetgeen leidt tot:
 
\(\frac{2xy^2-2x^2yy'}{y^4}=\frac{2xy-2x^2y'}{y^3}\)
 
Differentieer de tweede term -xy:
 
\(-y-xy'\)
 
en de derde (x+y)^2:
 
\(2x+2y+2xy'+2yy'\)
 
Nu alles achter elkaar incl. het rechterlid:
 
\(\frac{2xy-2x^2y'}{y^3}-y-xy'+2x+2y+2xy'+2yy'=0\)
 
Links en rechts vermenigvuldigen met y^3, hergroeperen en de boel wat opschonen:
 
\(2xy+y^4+2xy^3+y'(xy^3+2y^4-2x^2)=0\)
 
en dat lijkt niet erg op het eerste (juiste) antwoord. In de filosofie kun je de leer van de dubbele waarheid aanhangen maar hier geloof ik daar niet zo in. In mijn tweede uitwerking ga ik dus ergens de fout in, maar waar?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Impliciet differenti

Je hebt nog je gegeven verg ...
Daarmee kan je de gevonden y' weer omzetten in een 'andere' breuk, bv vervang y^4 ...
 
De gegeven impliciete functie geeft geen reële kromme, maak van -xy liever -5xy, dit betekent dat iig (1,1) op de kromme ligt ...
Je kan ook +xy kiezen, dan voldoet (1,-1) ...

Berichten: 103

Re: Impliciet differenti

Met de gegeven impliciete functie het antwoord in een andere breuk omzetten leverde mij behalve veel volgekalkte A4-tjes met veel algebra geen nieuwe inzichten op. Toch ben ik er inmiddels achter dat ook het tweede antwoord goed is. Als namelijk het tweede antwoord ook juist is dan moet gelden:
 
\( y'=\frac{-y^3-2xy^2-2x}{4y^3+3xy^2+2x^2y}=\frac{-y^4-2xy^3-2xy}{2y^4+xy^3-2x^2} \)
 
Het valt meteen op dat tussen de twee tellers een factor y zit. Dus vermenigvuldig het eerste antwoord met y/y. Dan krijg je:
 
\( y'=\frac{-y^4-2xy^3-2xy}{4y^4+3xy^3+2x^2y^2}=\frac{-y^4-2xy^3-2xy}{2y^4+xy^3-2x^2} \)
 
Dan zouden de noemers nu ook aan elkaar gelijk moeten zijn:
 
\(4y^4+3xy^3+2x^2y^2=2y^4+xy^3-2x^2\)
 
Nu het rechterlid naar links:
 
\(2x^2+2xy^3+2x^2y^2+2y^4=0 \rightarrow x^2+xy^3+x^2y^2+y^4=0\)
 
Delen door y^2 levert op:
 
\(\frac{x^2}{y^2}+xy+x^2+y^2=0 \rightarrow\)
\(\frac{x^2}{y^2}-xy+x^2+2xy+y^2=0 \rightarrow \)
\(\frac{x^2}{y^2}-xy+(x+y)^2=0\)
 
en dan zijn we waar we willen wezen.
Toch blijf ik met een vraag zitten. Als ik namelijk het antwoord niet met het antwoordenboek had kunnen controleren had ik dan tevreden mogen zijn met mijn tweede antwoord? M.a.w. zijn er regels in de wiskunde die aangeven wanneer een wiskundige uitdrukking nog verder herleid moet worden?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Impliciet differenti

Mooi!
 
Nee, er zijn geen verdere regels (behalve vereenvoudigen) ...
 
Het volgende nog geprobeerd:
 
 
Safe schreef: Je hebt nog je gegeven verg ...
Daarmee kan je de gevonden y' weer omzetten in een 'andere' breuk, bv vervang y^4 ...
 
Ook heb je hier nog niet op gereageerd:
 
De gegeven impliciete functie geeft geen reële kromme, maak van -xy liever -5xy, dit betekent dat iig (1,1) op de kromme ligt ...

Je kan ook +xy kiezen, dan voldoet (1,-1) ...

Berichten: 103

Re: Impliciet differenti

Je hebt nog je gegeven verg ...
Daarmee kan je de gevonden y' weer omzetten in een 'andere' breuk, bv vervang y^4 ...
 
 
Ik heb dat wel geprobeerd maar dat leverde zoals gezegd bladen vol algebra maar geen nieuwe inzichten (althans bij mij) op.
 
En de tweede quote: daarvan is mij ik eerlijk gezegd de portee niet duidelijk.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Impliciet differenti

wgvisser schreef:
\( y'=\frac{-y^3-2xy^2-2x}{4y^3+3xy^2+2x^2y}=\frac{-y^4-2xy^3-2xy}{2y^4+xy^3-2x^2} \)
 
Zou moeten zijn:
 
\( y'=\frac{-y^3-2xy^2-2x}{4y^3+3xy^2+2x^2y}=\frac{-y^4-2xy^3-2xy}{2y^4+xy^3-2x^2y^2} \)
 
 
De tweede opmerking betreft het feit dat de gegeven impliciete functie geen reele punten (x,y) bevat, dwz dat je bij controle de rc's in een bepaald punt niet kan vergelijken je hebt immers twee ogenschijnlijk verschillende y' ...

Berichten: 103

Re: Impliciet differenti

Waarschijnlijk een onnozele vraag, maar wat zijn rc's?
 
Verder wijzigt u in mijn uitwerking de laatste term van de noemer
 
\(y'=2x^2\)
 
in:
 
\(y'=2x^2y^2\)
 
 
Maar dan kom ik er niet goed uit. Mijn eerste vraag was heel simpel: waar en op welk punt ben ik mijn tweede differentieer-operaties de fout ingegaan? Dat weet ik nog steeds niet, ik krijg alleen maar nieuwe raadsels voorgeschoteld.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Impliciet differenti

Waar het om gaat is dat je ogenschijnlijk verschillende antwoorden voor y' krijgt. Maar (dacht ik), daar ben je inmiddels achter, klopt dat?
Zie ook mijn vraag onderaan ... 
 
 
wgvisser schreef: Waarschijnlijk een onnozele vraag, maar wat zijn rc's?
 
rc of richtingscoëfficiënt ... , dat is de betekenis van y' in een grafiek!
 
Verder wijzigt u in mijn uitwerking de laatste term van de noemer
\(y'=2x^2\)
in:
\(y'=2x^2y^2\)
 
Ok, je stelt de beide y' aan elkaar gelijk:
 
\( y'=\frac{-y^3-2xy^2-2x}{4y^3+3xy^2+2x^2y}=\frac{-y^4-2xy^3-2xy}{2y^4+xy^3-2x^2} \)
 
dan is mijn rectificatie niet correct! En is je afleiding daarna goed! Het enige wat over deze werkwijze op te merken valt is dat je voortdurend uitgaat van een gelijkheid, terwijl je dat moet aantonen! Je geeft dat wel goed aan.
 
 
Jij denkt nog steeds dat je in de fout bent gegaan gezien je opmerking hieronder ... , waarom?
 
Mijn eerste vraag was heel simpel: waar en op welk punt ben ik mijn tweede differentieer-operaties de fout ingegaan? 

Berichten: 103

Re: Impliciet differenti

Dat rc = richtingscoëfficiënt, daar kan ik alleen maar op zeggen: o ja, natuurlijk! En nu kan ik ook de opmerking:
 
De tweede opmerking betreft het feit dat de gegeven impliciete functie geen reele punten (x,y) bevat, dwz dat je bij controle de rc's in een bepaald punt niet kan vergelijken je hebt immers twee ogenschijnlijk verschillende y' ...
 
 
plaatsen.
 
De opmerking
 
Mijn eerste vraag was heel simpel: waar en op welk punt ben ik mijn tweede differentieer-operaties de fout ingegaan?
 
 
was ingegeven door uw aanpassing, ik was daardoor weer even in verwarring gebracht. Maar dat is ook weer opgehelderd. In elk geval bedankt voor uw antwoorden.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Impliciet differenti

Ok, succes.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Impliciet differenti

Er is nog iets belangrijks: Ga uit van f(x,y)=4, dan voldoet het punt (1,1). Ga dat na ...
Bepaal nu de beide y' in dat punt, wat merk je op ...

Reageer