Czy jest jakiś punkt (x, y) na krzywej y = x ^ (x (1 + 1 / y)), x> 0, przy którym styczna jest równoległa do osi x?

Czy jest jakiś punkt (x, y) na krzywej y = x ^ (x (1 + 1 / y)), x> 0, przy którym styczna jest równoległa do osi x?
Anonim

Odpowiedź:

Nie ma takiego punktu, jeśli chodzi o moją matematykę.

Wyjaśnienie:

Po pierwsze, rozważmy warunki stycznej, jeśli jest ona równoległa do # x #-oś. Od # x #- oś jest pozioma, każda linia równoległa do niej również musi być pozioma; tak więc linia styczna jest pozioma. I oczywiście styczne poziome występują, gdy pochodna jest równa #0#.

Dlatego musimy najpierw zacząć od znalezienia pochodnej tego potwornego równania, które można osiągnąć poprzez niejawne rozróżnienie:

# y = x ^ (x + x / y) #

# -> lny = (x + x / y) lnx #

Korzystając z reguły sumy, reguły łańcucha, reguły produktu, reguły ilorazu i algebry, mamy:

# d / dx (lny) = d / dx ((x + x / y) lnx) #

# -> dy / dx * 1 / y = (x + x / y) '(lnx) + (x + x / y) (lnx)' #

# -> dy / dx * 1 / y = (x + x / y) '(lnx) + (x + x / y) (lnx)' #

# -> dy / dx * 1 / y = (1+ (x'y-xdy / dx) / y ^ 2) (lnx) + (x + x / y) (1 / x) #

# -> dy / dx * 1 / y = lnx + lnx ((y-xdy / dx) / y ^ 2) + 1 + 1 / y #

# -> dy / dx * 1 / y = lnx + lnx (1 / y- (xdy / dx) / y ^ 2) + 1 + 1 / y #

# -> dy / dx * 1 / y = lnx + (lnx) / y- (xlnxdy / dx) / y ^ 2 + 1 + 1 / y #

# -> dy / dx * 1 / y + (xlnxdy / dx) / y ^ 2 = lnx + (lnx) / y + 1 + 1 / y #

# -> dy / dx (1 / y + (xlnx) / y ^ 2) = lnx + (lnx) / y + 1 + 1 / y #

# -> dy / dx ((y + xlnx) / y ^ 2) = lnx + (lnx) / y + 1 + 1 / y #

# -> dy / dx ((y + xlnx) / y ^ 2) = (ylnx + lnx + 1 + y) / y #

# -> dy / dx = ((ylnx + lnx + 1 + y) / y) / ((y + xlnx) / y ^ 2) #

# -> dy / dx = (y (ylnx + lnx + 1 + y)) / (y + xlnx) #

Wow … to było intensywne. Teraz ustawiamy pochodną równą #0# i zobacz co się stanie.

# 0 = (y (ylnx + lnx + 1 + y)) / (y + xlnx) #

# 0 = ylnx + lnx + 1 + y #

# -ylnx-y = lnx + 1 #

# -y (lnx + 1) = lnx + 1 #

#y (lnx + 1) = - (lnx + 1) #

#y = (- (lnx + 1)) / (lnx + 1) #

# y = -1 #

Ciekawy. Teraz podłączmy się # y = -1 # i zobacz, za co dostajemy # x #:

# y = x ^ (x (1 + 1 / y)) #

# -1 = x ^ (x (1 + 1 / -1)) #

# -1 = x ^ (x (1-1)) #

# -1 = x ^ 0 #

#-1=1#

Ponieważ jest to sprzeczność, dochodzimy do wniosku, że nie ma punktów spełniających ten warunek.

Odpowiedź:

Nie ma takiej stycznej.

Wyjaśnienie:

#y = x ^ (x (1 + 1 / y)) equiv y ^ {y / (y + 1)} = x ^ x #. Teraz dzwonię #f (x, y) = x ^ x-y ^ {y / (y + 1)} = u (x) + v (y) = 0 # mamy

#df = f_x dx + f_y dy = (częściowy u) / (częściowy x) dx + (częściowy v) / (częściowy y) dy = 0 # następnie

# dy / dx = - ((częściowy u) / (częściowy x)) / ((częściowy v) / (częściowy y)) = (x ^ x (1 + Log_e (x)) (1 + y) ^ 2) / (y ^ (y / (1 + y)) (1 + y + Log_e (y))) = ((1 + Log_e (x)) (1 + y) ^ 2) / (1 + y + Log_e (y)) #

Widzimy to # dy / (dx) = 0 -> {y_0 = -1, x_0 = e ^ {- 1}} # ale te wartości muszą weryfikować:

#f (x, y_0) = 0 # i

#f (x_0, y) = 0 #

W pierwszym przypadku, # y_0 = 1 # mamy

# x ^ x = -1 # który nie jest osiągalny w prawdziwej domenie.

W drugim przypadku # x_0 = e ^ {- 1} # mamy

# y ^ {y / (y + 1)} = e ^ {- 1} # lub

# y / (y + 1) log_e y = -1 #

ale

# y / (y + 1) log_e y> -1 # więc nie ma prawdziwego rozwiązania.

Podsumowując, nie ma takiej stycznej.

Odpowiedź:

Odpowiedź od Dr, Cawa K, x = 1 / e, jest precyzyjna.

Wyjaśnienie:

Zaproponowałem to pytanie, aby uzyskać tę wartość dokładnie. Dzięki

Dr Cawas za decydującą odpowiedź, która potwierdza to objawienie

podwójna precyzja y 'pozostaje 0 wokół tego przedziału. y jest

ciągły i różniczkowalny przy x = 1 / e. Oboje są 17-podwójnymi

precyzja y i y 'wynosi 0, w tym przedziale około x = 1 / e było to

przypuszczenie, że oś x dotyka wykresu pomiędzy. A teraz tak jest

udowodnione. Myślę, że dotyk jest transcendentalny..