Capítulo 6 Aplicación de Derivadas -Ejercicio 6.3 | Serie 1
Pregunta 14. Encuentra las ecuaciones de la tangente y normal a las curvas dadas en los puntos indicados:
(i) y = x 4 – 6x 3 + 13x 2 – 10x+ 5 en (0, 5)
(ii) y = x 4 – 6x 3 + 13x 2 – 10x + 5 en (1, 3)
(iii) y = x 3 en (1, 1)
(iv) y = x 2 en (0, 0)
(v) x = cos t, y = sen t en t = π/4
Solución:
(i) Curva dada
y = x 4 – 6x 3 + 13x 2 – 10x + 5
Punto dado, (0, 5)
dy/dx = 4x 3 – 18x 2 + 26x – 10
dy/dx = 4(0) 3 – 18(0) 2 + 26(0) – 10
dy/dx = -10,
-dx/dy = 1/10
Ahora, con la ayuda de la forma de pendiente de puntos
y – y 1 = m(x – x 1 )
y-5 = -10(x-0)
y + 10x = 5 es la ecuación requerida de la tangente
Para la ecuación de la normal,
y – y1 =
y-5 =
10y – x – 50 es la ecuación de la normal.
(ii) Curva dada: y = x 4 – 6x 3 + 13x 2 – 10x + 5
El punto dado es (1, 3)
dy/dx = 4x 3 – 18x 2 + 26x – 10
dy/dx = 4(1) 3 – 18(1) 2 + 26(1) – 10
dy/dx = 4 – 18 + 26 – 10 = 2
dy/dx = 2
-dx/dy = -1/2
Usando la forma de punto pendiente, la ecuación de la tangente es
y – y 1 = dy/dx(x – x1)
y-3 = 2(x-1)
y – 2x = 1 es la ecuación de la tangente.
Usando la forma punto pendiente, la ecuación de la normal es
y – y 1 = -dx/dy(x – 1)
y-3 = -1/2(x-1)
2y – 6 = -x + 1
2y + x = 7 es la ecuación de la normal.
(iii) Curva dada: y = x 3
El punto dado es (1, 1)
dy/dx = 3x 2
dy/dx = 3(1) 2 = 3
dy/dx = 3 & -dx/dy = -1/3
Usando la forma de punto pendiente, la ecuación de la tangente es y – y 1 = dy/dx(x – x 1 )
y – y 1 = dy/dx(x – x 1 )
y-1 = 3(x-1)
y – 3x + 2 = 0 es la ecuación de la tangente
Usando la forma punto pendiente, la ecuación de la normal es
y – y1 =
y-1 =
3y – 3 = -x + 1
3y + x = 4 es la ecuación de la normal.
(iv) Curva dada: y = x 2
Punto dado (0, 0)
dy/dx = 2x
dy/dx = 0
dy/dx = 0 & -dx/dy = no definido es
y – y 1 = dy/dx(x – x 1 )
y-0 = 0(x-0)
y = 0 es la ecuación de la tangente.
Usando la forma punto pendiente, la ecuación de la normal es
y – y 1 = -(1)
-dx\dy no está definido, por lo que podemos escribir eq(1) como
Ahora poniendo dy/dx = 0 obtenemos
0(y – 0) = x-0
x = 0 es la ecuación de la normal.
(v) Ecuación de la curva: x = cos t y y = sen t
Punto t = π/4
-(1)
Al poner estos valores en la ecuación (1), obtenemos
dy/dx = -1 y -dx/dy = 1
Ahora para t = π/4,
y 1 = sen t = sen( π/4 ) = 1/√2
x 1 = cos t = cos( π/4 ) = 1/√2
El punto es (1/√2, 1/√2)
y – y 1 =
y – (1/√2) = -1(x – 1/√2)
y – 1/√2 = -x + 1/√2
x + y = √2 es la ecuación de la normal es
y – 1/√2 = 1(x – 1/√2)
x = y es la ecuación de la normal.
Pregunta 15. Encuentra la ecuación de la recta tangente a la curva y = x 2 – 2x + 7 que es
(i) Paralelo a la línea 2x – y + 9 = 0
(ii) Perpendicular a la línea 5y – 15x = 13
Solución:
Curva dada: y = x 2 – 2x + 7
Al derivar wrt x, obtenemos
dy/dx = 2x – 2 -(1)
(i) La tangente es paralela a 2x – y + 9 = 0, eso significa,
Pendiente de la tangente = pendiente de 2x – y + 9 = 0
y = 2x + 9
Pendiente = 2 -(Comparando con y = mx + e)
dy/dx = pendiente = 2
2x – 2 = 2
x1 = 2
Correspondiente a x 1 = 2,
y 1 = x 1 2 – 2x 1 + 7
y 1 = (2) 2 – 2(2) + 7
y 1 = 7
El punto de contacto es (2, 7).
Usando la forma de punto pendiente, la ecuación de la tangente es
y – y 1 =
y-7 = 2(x-2)
y – 2x = 3 es la ecuación de la tangente.
(ii) La tangente es perpendicular a la línea 5y – 15x = 13
Eso significa (pendiente de la tangente) x (pendiente de la línea) = -1
Para, pendiente de la línea 5y – 15x = 13
5y = 15x + 13
y = 3x + 13/15
Pendiente = 3
(Pendiente de la tangente) x 3 = -1
Pendiente de la tangente =-1/3
Ahora, y = x 2 – 2x + 7
dy/dx = 2x – 2
Al comparar dy/dx con la pendiente, obtenemos
2x – 2 = -1/3
6x – 6 = -1
6x = 5
× 1 = 5/6
Para x1 = 5/6 ,
y 1 = x 1 2 – 2x 1 + 7
y 1 = (5/6) 1 2 – 2(5/6) 1 + 7
y1 = 217/36
Ahora usando la forma punto pendiente, la ecuación de la tangente es
y – y 1 = m(x – x 1 )
36y – 217 = -12x + 10
36y + 12x = 227 es la ecuación de tangente requerida.
Pregunta 16. Demuestre que la tangente a la curva y = 7x 3 + 11 en los puntos donde x = 2 y x = -2 son paralelas.
Solución:
Curva dada: y = 7x 3 + 11
Al derivar wrt x, obtenemos
dy/dx = 21x 2
dy/dx = 21(2) 2 = 84
Las pendientes en x – 2 y -2 son iguales,
Por tanto, las tangentes serán paralelas entre sí.
Pregunta 17. Encuentra los puntos en la curva y = x 3 en los que la pendiente de la tangente es igual a las coordenadas y del punto.
Solución:
Curva dada: y = x 3
Al derivar wrt x, obtenemos
dy/dx = 3x 2 -(1)
Ahora supongamos que el punto es (x 1 , y 1 )
dy/dx = 3x 1 2
Además, la pendiente de la tangente en (x1, y1) es igual a y 1 .
Entonces, 3x 1 2 = y 1 -(2)
Además, (x1, y1) se encuentra en y = x 3 x3, entonces
y 1 = x 1 3 -(3)
De la ecuación (2) y (3)
3x 1 2 = x 1 3
3x 1 2 = x 1 3 = 0
x 1 2 (3 – x 1 ) = 0
Para x 1 = 0, y 1 = x 1 3 = (0) 3 = 0
Uno de esos puntos es (0, 0)
Para x 1 = 3, y 1. = (3)3 = 27
El segundo punto es (3, 27)
Pregunta 18. Para la curva y = 4x 3 – 2x 5 , encuentre todos los puntos en los que la tangente pasa por el origen.
Solución:
Curva dada: y = 4x 3 – 3x 5
Claramente en x = 0, y = 0, es decir, la curva pasa por el origen.
Ahora la tangente también pasa por el origen.
La ecuación de una recta que pasa por el origen es y = mx.
Ahora la tangente toca la curva, entonces
y = mx satisfará en la curva.
mx = 4x 3 – 2x 5 -(1)
Ahora dy/dx = 12x 2 – 10x 4
También m es la pendiente de la tangente, entonces
m = 12x 2 – 10x 4 -(2)
De la ecuación (1) y (2),
(12x 2 – 10x 4 )x = 4x 3 – 3x 5
x 3 (12 – 10x 2 ) = x 3 (4 – 2x 2 ) -(3)
Para el primer punto, x = 0
Para x 1 = 0, y 1 = 4x 1 3 – 2x 1 5 = 0
Entonces, (0, 0) es uno de esos puntos
Ahora para otras raíces de 3
12 – 10x 2 = 4 – 2x 2
8 = 8×2
× 2 = 1
x = ±1
Para x 2 = 1, y 2 = 4x 2 3 – 2x 2 5 = 4(1) 3 – 2(1) 5 = 2
Para x 3 = -1, y 3 = 4x 3 3 – 2x 3 5 = 4(-1) 3 – 2(-1) 5 = -2
Los otros puntos son (1, 2) y (-1, -2)
Pregunta 19. Encuentra los puntos en la curva x 2 + y 2 – 2x – 3 = 0 en los que las tangentes son paralelas al eje x.
Solución:
Curva dada: x 2 + y 2 – 2x – 3 = 0
Al derivar wrt x, obtenemos
3x + 2y(dy/dx) – 2 – 0 = 0
Dado que las tangentes son paralelas al eje x,
Entonces, dy/dx = pendiente = 0
1 – x/y = 0
Para x 1 = 1,
x 1 2 + y 1 2 – 2x 1 – 3 = 0
(1) 2 + y 1 2 – 2(1) – 3 = 0
y 1 2 = 4
y 1 2 = ≠2
Los puntos son (1, 2) y (1, -2)
Pregunta 20. Encuentra la ecuación de la normal en el punto (am 2 , am 3 ) para la curva ay 2 = x 3 .
Solución:
Curva dada: ay 2 = x 3
Al derivar wrt x, obtenemos
2ay.dy/dx = 3x 2
&
Entonces, por la forma de punto pendiente, la ecuación de la normal es,
3ma – 3am 4 = -2x + 2am 2
Por lo tanto, 3my + 2x = 2am 2 + 3am 4 es la ecuación requerida de normal.
Pregunta 21. Encuentra la ecuación de las normales a la curva y = x 3 + 2x + 6 que son paralelas a la recta x + 14y + 4 = 0.
Solución:
Curva dada: y = x 3 + 2x + 6
Al derivar wrt x, obtenemos
-(Pendiente de la normal)
Ahora, las normales son paralelas a x + 14y + 4 = 0
13 = 3×2 + 2
3×2 = 12 ⇒x2 = 4
x = ±2
x1 = 2 y x2 = -2
Para x 1 = 2; y 1 = = (2) 3 + 2(2) + 6 = 18
Para x2 = -2 ; y 2 = = (-2) 3 + 2(-2) + 6 = -6
Normal a través de (2,18) es
y-18 =
14y – 252 = -x + 2
14y + x = 254 es una de esas ecuaciones.
Normal a (-2, -6) es
y + 6 =
14y + 84 = -x – 2
14y + x + 86 = 0 es la otra ecuación de la normal.
Pregunta 22. Halla las ecuaciones de tangente y normal a la parábola y 2 = 4ax en el punto (en 2 , 2at).
Solución:
Parábola dada: y 2 = 4ax
Al derivar wrt x, obtenemos
Ahora, por la forma de punto pendiente, la ecuación de la tangente es,
y – y 1 =
ty = x + at 2 es la ecuación de la tangente a la parábola y 2 = 4ax at (at 2 , 2at)
Ahora
Ahora, por la forma de punto pendiente, la ecuación de la normal es,
y – y 1 =
y – 2 en = -t(x – en 2 )
y + xt = 2at + at 3 es la ecuación de la normal a la parábola y 2 = 4ax at (at 2 , 2at)
Pregunta 23. Demuestra que las curvas x = y 2 y xy = k cortan en ángulo recto si 8k 2 = 1.
Solución:
Curvas dadas: x = y 2 & xy = k
Dos curvas se cortan en ángulos rectos f las tangentes a través de su punto
intersección es perpendicular entre sí.
Ahora bien, si las tangentes son perpendiculares, el producto de sus pendientes será igual a -1.
Curva 1: x = y 2
1 = 2y.dy/dx
dy/dx = 1/2 y = m 1 -(1)
Curva 2: xy = k
y = k/x
Encontremos su punto de intersección.
x = y 2 y xy = k
k/y = y 2
y = k 1/3
x = y 2
x = k 2/3
El punto es (k 2/3 , k 1/3 )
m 1 = 1/2k 1/3
Para que las curvas se crucen entre sí en ángulo recto,
metro 1 metro 2 = -1
8k 2 = 1
Por lo tanto probado
Pregunta 24. Encuentra las ecuaciones de la tangente y normal a la hipérbola en el punto (x o , y o ).
Solución:
Curva dada:
Al derivar ambos lados con respecto a x,
Ahora,
La ecuación de la tangente por la forma de la pendiente del punto es,
-((x 0 ,y 0 ) acostarse sobre )
es la ecuación de la tangente.
Ahora,
La ecuación de la normal por punto pendiente es,
x 0 segundo 2 y – x 0 segundo 2 y 0 = -y 0 un 2 x + y 0 un 2 x 0
x 0 b 2 y + y 0 a 2 x = x 0 y 0 (a 2 + b 2 ) es la ecuación de normal
Pregunta 25. Encuentra la ecuación de la tangente a la curva y = que es paralela a la recta 4x – 2y + 5 = 0.
Solución:
Curva dada:
Al derivar wrt x, obtenemos
Ahora, dado que la tangente es paralela a la recta 4x – 2y + 5 = 0,
por lo que sus pendientes deben ser iguales.
La pendiente de 2y = 4x + 5 es 2.
Asi que,
9/16 = 3x – 2
x1 = 41/48
Ahora,
El punto es (41/48, 3/4)
Ahora, por la forma de punto pendiente, la ecuación de la tangente será
y – y 1 = m(x – x 1 )
24y – 48x + 23 = 0 es la ecuación de tangente requerida.
Pregunta 26. La pendiente de la normal a la curva y = 2x 2 + 3 sen x en x = 0 es
(A) 3 (B) 1/3 (C)-3 (D) -1/3
Solución:
Curva dada: y = 2x 2 + 3 sen x
Al derivar wrt x, obtenemos
dy/dx = 4x + 3cos x
-(Pendiente de la normal)
Por lo tanto, la opción correcta es D.
Pregunta 27. La recta y = x + 1 es tangente a la curva y 2 = 4x en el punto
(A) (1, 2) (B) (2, 1) (C) (1, -2) (D) (-1, 2)
Solución:
Curva dada: y 2 = 4x
Al derivar wrt x, obtenemos
y = x + 1 es tangente, la pendiente es 1, entonces, 2/y = 2
y 1 = 2,
y 1 2 = 4x 1
x1 = _
× 1 = 1
Entonces, (1, 2) es el punto.
Por lo tanto, la opción correcta es A.
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Artículo escrito por ysachin2314 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA