Enunciado

23 – 24 Considere y como a variável independente e x como a variável dependente e use a diferenciação implícita para encontrar d x / d y .

24.

x 2 + y 2 2 = a x 2 y

Passo 1

Fala aí, tudo belezinha com você?

Bom, essa questão pede pra gente considerar y   como uma variável independente e x como uma variável dependente e usar a diferenciação implícita para encontrar d x / d y , na expressão:

x 2 + y 2 2 = a x 2 y

E para derivar implicitamente, nós devemos aplicar a derivada dos dois lados da equação. Lembrando que agora devemos derivar em relação a y :

d d y x 2 + y 2 2 = d d y ( a x 2 y )

Assim, vamos aplicar a derivada em cada um dos termos, e essa será nossa derivação implícita.

Vem comigo que te mostro tudo no passo a passo.

Passo 2

Para derivar implicitamente vamos aplicar a derivada dos dois lados da equação

d d y x 2 + y 2 2 = d d y ( a x 2 y )

a é alguma constante qualquer, então podemos tira-la para fora da derivada:

d d y x 2 + y 2 2 = a d d y ( x 2 y )

Como temos duas derivadas para nos procupar, vamos fazer cada uma delas separadamente.

d d y x 2 + y 2 2

E

d d y x 2 y

Passo 3

Vamos começar pela derivação de

d d y x 2 y

Perceba que aqui temos uma multiplicação entre duas funções, já que x é uma função de y .

Então precisamos usar a regra do produto:

u ⋅ v ' = u ' ⋅ v + u ⋅ v '

para resolver a derivada do lado direito da equação:

d d y x 2 y = d d y x 2 ⋅ y + x 2 d d y y

Mas para fazer d d y x 2 precisamos utilizar a regra da cadeia, já que temos x em função de y . Essa regra diz que quando temos uma “função dentro da outra”:

F y = f g y

e queremos derivá-la, a gente faz a derivada da função de fora e multiplica pela derivada da função de dentro:

F ' y = f ' g y ⋅ g ' y

Nesse caso a função de fora é o expoente e a função de dentro é x , então podemos escrever a equação como sendo:

d d y x 2 = 2 x ⋅ x '

E teremos:

d d y x 2 y = 2 x ⋅ x ' ⋅ y + x 2 ⋅ 1

Ou seja:

d d y x 2 y = 2 x y x ' + x 2

Passo 4

E para derivar o lado esquerdo, teremos:

d d y x 2 + y 2 2

Para derivarmos x 2 + y 2 2 precisamos utilizar a regra da cadeia, novamente.

e queremos derivá-la, a gente faz a derivada da função de fora e multiplica pela derivada da função de dentro:

F ' y = f ' g y ⋅ g ' y

Nesse caso a função de fora é o expoente e a função de dentro é x 2 + y 2 , então podemos escrever a equação como sendo:

d d y x 2 + y 2 2 = 2 x 2 + y 2 ⋅ d d y x 2 + y 2

Aplicando a derivada nos dois termos, ficamos com

d d y x 2 + y 2 2 = 2 x 2 + y 2 ⋅ d d y x 2 + d d y y 2

A derivada de x 2 nós acabamos de calcular, então a equação fica:

d d y x 2 + y 2 2 =   2 x 2 + y 2 ⋅ 2 x ⋅ x ' + 2 y

Agora, vamos juntar tudo que temos até aqui.

Passo 5

Tínhamos:

d d y x 2 + y 2 2 = a d d y x 2 y

E vimos que:

d d y x 2 y = 2 x y x ' + x 2

e

d d y x 2 + y 2 2 =   2 x 2 + y 2 ⋅ 2 x ⋅ x ' + 2 y

Substituindo tudo, ficamos com:

  2 x 2 + y 2 ⋅ 2 x ⋅ x ' + 2 y = a 2 x y x ' + x 2

Fazendo a multiplicação distributiva, ficamos com:

2 x 2 + y 2 ⋅ 2 x ⋅ x ' + 2 x 2 + y 2 ⋅ 2 y = 2 a x y ⋅ x ' + a x 2

O que nos dá:

4 x x 2 + y 2 ⋅ x ' - 2 a x y ⋅ x ' = a x 2 - 4 y x 2 + y 2

Colocando x ' em evidência:

4 x x 2 + y 2 - 2 a x y ⋅ x ' = a x 2 - 4 y x 2 + y 2

E isolando x ' , teremos nossa derivada implícita dada por:

x ' = a x 2 - 4 y x 2 + y 2 4 x x 2 + y 2 - 2 a x y

Prontinho. Depois de tudo isso, temos nossa resposta.

Resposta

x ' = a x 2 - 4 y x 2 + y 2 4 x x 2 + y 2 - 2 a x y

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Use a derivação implícita para determinar d y // d x em 2 x y + y^2 = x + y