i) Use implicit differentiation, then set dy dx = 0.
d d x ( x ( x + y 2 ) ) = d y d x \dfrac{d}{dx}(x(x+y^2))=\dfrac{dy}{dx} d x d ( x ( x + y 2 )) = d x d y
2 x + y 2 + 2 x y d y d x = d y d x 2x+y^2+2xy\dfrac{dy}{dx}=\dfrac{dy}{dx} 2 x + y 2 + 2 x y d x d y = d x d y
d y d x = 2 x + y 2 1 − 2 x y \dfrac{dy}{dx}=\dfrac{2x+y^2}{1-2xy} d x d y = 1 − 2 x y 2 x + y 2
d y d x = 0 = > 2 x + y 2 1 − 2 x y = 0 \dfrac{dy}{dx}=0=>\dfrac{2x+y^2}{1-2xy}=0 d x d y = 0 => 1 − 2 x y 2 x + y 2 = 0
2 x + y 2 = 0 , 1 − 2 x y ≠ 0 2x+y^2=0, 1-2xy\not=0 2 x + y 2 = 0 , 1 − 2 x y = 0
x = − y 2 2 x=-\dfrac{y^2}{2} x = − 2 y 2 Substitute
− y 2 2 ( − y 2 2 + y 2 ) = y -\dfrac{y^2}{2}(-\dfrac{y^2}{2}+y^2)=y − 2 y 2 ( − 2 y 2 + y 2 ) = y
− y 4 4 = y -\dfrac{y^4}{4}=y − 4 y 4 = y y 1 = 0 , x 1 = 0 , P o i n t ( 0 , 0 ) y_1=0, x_1=0, Point(0, 0) y 1 = 0 , x 1 = 0 , P o in t ( 0 , 0 )
y 3 = − 4 y^3=-4 y 3 = − 4 y 2 = − 4 3 , x 2 = − 2 3 , P o i n t ( − 2 3 , − 4 3 ) y_2=-\sqrt[3]{4}, x_2=-\sqrt[3]{2}, Point (-\sqrt[3]{2}, -\sqrt[3]{4}) y 2 = − 3 4 , x 2 = − 3 2 , P o in t ( − 3 2 , − 3 4 )
P o i n t ( 0 , 0 ) , P o i n t ( − 2 3 , − 4 3 ) Point(0, 0), Point (-\sqrt[3]{2}, -\sqrt[3]{4}) P o in t ( 0 , 0 ) , P o in t ( − 3 2 , − 3 4 )
ii) ) The points with vertical tangents are those where the denominator of d y d x \dfrac{dy}{dx} d x d y is zero (making the slope undefined). From part (i), we have
d y d x = 2 x + y 2 1 − 2 x y = > 1 − 2 x y = 0 \dfrac{dy}{dx}=\dfrac{2x+y^2}{1-2xy}=>1-2xy=0 d x d y = 1 − 2 x y 2 x + y 2 => 1 − 2 x y = 0
x = 1 2 y , y ≠ 0 x=\dfrac{1}{2y}, y\not=0 x = 2 y 1 , y = 0 Substitute
1 2 y ( 1 2 y + y 2 ) = y \dfrac{1}{2y}(\dfrac{1}{2y}+y^2)=y 2 y 1 ( 2 y 1 + y 2 ) = y
1 4 y 2 = y 2 \dfrac{1}{4y^2}=\dfrac{y}{2} 4 y 2 1 = 2 y
y = 4 3 2 y=\dfrac{\sqrt[3]{4}}{2} y = 2 3 4
x = 2 3 2 x=\dfrac{\sqrt[3]{2}}{2} x = 2 3 2 P o i n t ( 2 3 2 , 4 3 2 ) Point(\dfrac{\sqrt[3]{2}}{2}, \dfrac{\sqrt[3]{4}}{2}) P o in t ( 2 3 2 , 2 3 4 )
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