Solution:
a.
x y 3 1 + sec y = e x y \dfrac{xy^3}{1+\sec y} = e^{xy} 1 + sec y x y 3 = e x y
On differentiating both sides w.r.t x x x ,
( 1 + sec y ) ( x y 3 ) ′ − ( x y 3 ) ( 1 + sec y ) ′ ( 1 + sec y ) 2 = e x y ( x y ) ′ \dfrac{(1+\sec y)(xy^3)'-(xy^3)(1+\sec y)'}{(1+\sec y)^2} = e^{xy}(xy)' ( 1 + sec y ) 2 ( 1 + sec y ) ( x y 3 ) ′ − ( x y 3 ) ( 1 + sec y ) ′ = e x y ( x y ) ′
⇒ ( 1 + sec y ) ( y 3 + 3 x y 2 y ′ ) − ( x y 3 ) ( sec y tan y ) y ′ ( 1 + sec y ) 2 = e x y ( x y ′ + y ) \Rightarrow \dfrac{(1+\sec y)(y^3+3xy^2y')-(xy^3)(\sec y \tan y)y'}{(1+\sec y)^2} = e^{xy}(xy'+y) ⇒ ( 1 + sec y ) 2 ( 1 + sec y ) ( y 3 + 3 x y 2 y ′ ) − ( x y 3 ) ( sec y tan y ) y ′ = e x y ( x y ′ + y )
⇒ ( y 3 + y 3 sec y + 3 x y 2 y ′ + 3 x y 2 y ′ sec y ) − ( x y 3 y ′ sec y tan y ) ( 1 + sec y ) 2 = x y ′ e x y + y e x y \Rightarrow \dfrac{(y^3+y^3\sec y+3xy^2y'+3xy^2y'\sec y)-(xy^3y'\sec y \tan y)}{(1+\sec y)^2} = xy'e^{xy}+ye^{xy} ⇒ ( 1 + sec y ) 2 ( y 3 + y 3 sec y + 3 x y 2 y ′ + 3 x y 2 y ′ sec y ) − ( x y 3 y ′ sec y tan y ) = x y ′ e x y + y e x y
⇒ y 3 + y 3 sec y + y ′ [ 3 x y 2 + 3 x y 2 sec y − x y 3 sec y tan y ] = x y ′ e x y ( 1 + sec y ) 2 + y e x y ( 1 + sec y ) 2 \Rightarrow y^3+y^3\sec y+y'[3xy^2+3xy^2\sec y-xy^3\sec y \tan y] = xy'e^{xy}(1+\sec y)^2+ye^{xy}(1+\sec y)^2 ⇒ y 3 + y 3 sec y + y ′ [ 3 x y 2 + 3 x y 2 sec y − x y 3 sec y tan y ] = x y ′ e x y ( 1 + sec y ) 2 + y e x y ( 1 + sec y ) 2
⇒ y ′ [ 3 x y 2 + 3 x y 2 sec y − x y 3 sec y tan y ] − x y ′ e x y ( 1 + sec y ) 2 = y e x y ( 1 + sec y ) 2 − ( y 3 + y 3 sec y ) ⇒ y ′ [ 3 x y 2 + 3 x y 2 sec y − x y 3 sec y tan y − x e x y ( 1 + sec y ) 2 ] = y e x y ( 1 + sec y ) 2 − ( y 3 + y 3 sec y ) ⇒ y ′ = y e x y ( 1 + sec y ) 2 − ( y 3 + y 3 sec y ) 3 x y 2 + 3 x y 2 sec y − x y 3 sec y tan y − x e x y ( 1 + sec y ) 2 \Rightarrow y'[3xy^2+3xy^2\sec y-xy^3\sec y \tan y] - xy'e^{xy}(1+\sec y)^2=ye^{xy}(1+\sec y)^2-(y^3+y^3\sec y)
\\\Rightarrow y'[3xy^2+3xy^2\sec y-xy^3\sec y \tan y - xe^{xy}(1+\sec y)^2]=ye^{xy}(1+\sec y)^2-(y^3+y^3\sec y)
\\\Rightarrow y'=\dfrac{ye^{xy}(1+\sec y)^2-(y^3+y^3\sec y)}{3xy^2+3xy^2\sec y-xy^3\sec y \tan y - xe^{xy}(1+\sec y)^2} ⇒ y ′ [ 3 x y 2 + 3 x y 2 sec y − x y 3 sec y tan y ] − x y ′ e x y ( 1 + sec y ) 2 = y e x y ( 1 + sec y ) 2 − ( y 3 + y 3 sec y ) ⇒ y ′ [ 3 x y 2 + 3 x y 2 sec y − x y 3 sec y tan y − x e x y ( 1 + sec y ) 2 ] = y e x y ( 1 + sec y ) 2 − ( y 3 + y 3 sec y ) ⇒ y ′ = 3 x y 2 + 3 x y 2 sec y − x y 3 sec y tan y − x e x y ( 1 + sec y ) 2 y e x y ( 1 + sec y ) 2 − ( y 3 + y 3 sec y )
b.
Let y = 3 x 2 + 4 ( x 2 + 1 ) 1 / 3 × π x y=\sqrt{\dfrac{3x^2+4}{(x^2+1)^{1/3}}}\times\pi^x y = ( x 2 + 1 ) 1/3 3 x 2 + 4 × π x
Taking log to both sides,
log y = log ( 3 x 2 + 4 ( x 2 + 1 ) 1 / 3 × π x ) ⇒ log y = log ( 3 x 2 + 4 ( x 2 + 1 ) 1 / 3 ) + log ( π x ) ⇒ log y = 1 2 log 3 x 2 + 4 ( x 2 + 1 ) 1 / 3 + x log ( π ) ⇒ log y = 1 2 [ log ( 3 x 2 + 4 ) − log ( x 2 + 1 ) 1 / 3 ] + x log ( π ) \log y=\log (\sqrt{\dfrac{3x^2+4}{(x^2+1)^{1/3}}}\times\pi^x)
\\\Rightarrow \log y=\log (\sqrt{\dfrac{3x^2+4}{(x^2+1)^{1/3}}})+\log(\pi^x)
\\\Rightarrow \log y=\dfrac12\log {\dfrac{3x^2+4}{(x^2+1)^{1/3}}}+x\log(\pi)
\\\Rightarrow \log y=\dfrac12[\log ({{3x^2+4})-\log{(x^2+1)^{1/3}}}]+x\log(\pi) log y = log ( ( x 2 + 1 ) 1/3 3 x 2 + 4 × π x ) ⇒ log y = log ( ( x 2 + 1 ) 1/3 3 x 2 + 4 ) + log ( π x ) ⇒ log y = 2 1 log ( x 2 + 1 ) 1/3 3 x 2 + 4 + x log ( π ) ⇒ log y = 2 1 [ log ( 3 x 2 + 4 ) − log ( x 2 + 1 ) 1/3 ] + x log ( π )
⇒ log y = 1 2 [ log ( 3 x 2 + 4 ) − 1 3 log ( x 2 + 1 ) ] + x log ( π ) ⇒ log y = 1 2 log ( 3 x 2 + 4 ) − 1 6 log ( x 2 + 1 ) + x log ( π ) \\\Rightarrow \log y=\dfrac12[\log ({{3x^2+4})-\dfrac13\log{(x^2+1)}}]+x\log(\pi)
\\\Rightarrow \log y=\dfrac12\log ({{3x^2+4})-\dfrac16\log{(x^2+1)}}+x\log(\pi) ⇒ log y = 2 1 [ log ( 3 x 2 + 4 ) − 3 1 log ( x 2 + 1 ) ] + x log ( π ) ⇒ log y = 2 1 log ( 3 x 2 + 4 ) − 6 1 log ( x 2 + 1 ) + x log ( π )
On differentiating both sides w.r.t x x x ,
⇒ 1 y . y ′ = 1 2 . 1 3 x 2 + 4 . ( 6 x ) − 1 6 . 1 ( x 2 + 1 ) . ( 2 x ) + 1. log ( π ) ⇒ y ′ = y [ 3 x 3 x 2 + 4 − x 3 ( x 2 + 1 ) + log ( π ) ] ⇒ y ′ = 3 x 2 + 4 ( x 2 + 1 ) 1 / 3 × π x [ 3 x 3 x 2 + 4 − x 3 ( x 2 + 1 ) + log ( π ) ] \\\Rightarrow \dfrac1y.y'=\dfrac12.\dfrac{1}{3x^2+4}.(6x)-\dfrac16.\dfrac1{(x^2+1)}.(2x)+1.\log(\pi)
\\\Rightarrow y'=y[\dfrac{3x}{3x^2+4}-\dfrac x{3(x^2+1)}+\log(\pi)]
\\\Rightarrow y'=\sqrt{\dfrac{3x^2+4}{(x^2+1)^{1/3}}}\times\pi^x[\dfrac{3x}{3x^2+4}-\dfrac x{3(x^2+1)}+\log(\pi)] ⇒ y 1 . y ′ = 2 1 . 3 x 2 + 4 1 . ( 6 x ) − 6 1 . ( x 2 + 1 ) 1 . ( 2 x ) + 1. log ( π ) ⇒ y ′ = y [ 3 x 2 + 4 3 x − 3 ( x 2 + 1 ) x + log ( π )] ⇒ y ′ = ( x 2 + 1 ) 1/3 3 x 2 + 4 × π x [ 3 x 2 + 4 3 x − 3 ( x 2 + 1 ) x + log ( π )]
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