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Find the equation of tangent and normal to the curve x=4t−1, y=2t2 at the point where t=1.

Mathematics

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4x+25y−27=04x + 25y - 27 = 0

125x−20y−363=0125x - 20y - 363 = 0

Graph of y = 2t²

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Key points of y = 2t²
Pointty
Minimum00

Step-by-step solution

5 steps

Voici les étapes pour trouver l'équation de la tangente et de la normale.

  1. Vérifier le point et calculer la dérivée dydx\frac{dy}{dx}

    Le point donné est (3;0,6)(3 ; 0,6). Vérifions s'il est sur la courbe y=2xx2+1y = \frac{2x}{x^2+1}.
    Pour x=3x=3, y=2(3)32+1=69+1=610=0,6y = \frac{2(3)}{3^2+1} = \frac{6}{9+1} = \frac{6}{10} = 0,6. Le point est bien sur la courbe.

    On calcule la dérivée de y=2xx2+1y = \frac{2x}{x^2+1} en utilisant la règle du quotient (uv)′=u′v−uv′v2\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2}.
    Soit u=2x  ⟹  u′=2u = 2x \implies u' = 2.
    Soit v=x2+1  ⟹  v′=2xv = x^2+1 \implies v' = 2x.

    dydx=2(x2+1)−(2x)(2x)(x2+1)2=2x2+2−4x2(x2+1)2=2−2x2(x2+1)2\frac{dy}{dx} = \frac{2(x^2+1) - (2x)(2x)}{(x^2+1)^2} = \frac{2x^2+2 - 4x^2}{(x^2+1)^2} = \frac{2 - 2x^2}{(x^2+1)^2}
  2. Calculer la pente de la tangente mtm_t au point (3;0,6)(3 ; 0,6)

    On substitue x=3x=3 dans l'expression de dydx\frac{dy}{dx}.

    mt=2−2(3)2(32+1)2=2−2(9)(9+1)2=2−18(10)2=−16100=−425m_t = \frac{2 - 2(3)^2}{(3^2+1)^2} = \frac{2 - 2(9)}{(9+1)^2} = \frac{2 - 18}{(10)^2} = \frac{-16}{100} = -\frac{4}{25}
  3. Trouver l'équation de la tangente

    L'équation de la tangente est de la forme y−y1=mt(x−x1)y - y_1 = m_t(x - x_1).

    y−0,6=−425(x−3)y - 0,6 = -\frac{4}{25}(x - 3) y−35=−425(x−3)y - \frac{3}{5} = -\frac{4}{25}(x - 3)

    Multiplions par 25 pour éliminer les dénominateurs :

    25y−25(35)=−4(x−3)25y - 25\left(\frac{3}{5}\right) = -4(x - 3) 25y−15=−4x+1225y - 15 = -4x + 12 4x+25y−15−12=04x + 25y - 15 - 12 = 0

    L'équation de la tangente est 4x+25y−27=0\boxed{4x + 25y - 27 = 0}.

  4. Calculer la pente de la normale mnm_n

    La pente de la normale est l'opposé de l'inverse de la pente de la tangente.

    mn=−1mt=−1−4/25=254m_n = -\frac{1}{m_t} = -\frac{1}{-4/25} = \frac{25}{4}
  5. Trouver l'équation de la normale

    L'équation de la normale est de la forme y−y1=mn(x−x1)y - y_1 = m_n(x - x_1).

    y−0,6=254(x−3)y - 0,6 = \frac{25}{4}(x - 3) y−35=254(x−3)y - \frac{3}{5} = \frac{25}{4}(x - 3)

    Multiplions par 20 pour éliminer les dénominateurs :

    20y−20(35)=20(254)(x−3)20y - 20\left(\frac{3}{5}\right) = 20\left(\frac{25}{4}\right)(x - 3) 20y−12=5⋅25(x−3)20y - 12 = 5 \cdot 25(x - 3) 20y−12=125(x−3)20y - 12 = 125(x - 3) 20y−12=125x−37520y - 12 = 125x - 375 0=125x−20y−375+120 = 125x - 20y - 375 + 12

    L'équation de la normale est 125x−20y−363=0\boxed{125x - 20y - 363 = 0}.

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