d²x/dy² equals
y = y ( x ) ⟺ x = x ( y ) ( inverse ) , find d 2 x d y 2 y=y(x) \iff x=x(y) \ (\text{inverse}), \quad \text{find } \dfrac{d^{2}x}{dy^{2}} y = y ( x ) ⟺ x = x ( y ) ( inverse ) , find d y 2 d 2 x
in terms of d y d x and d 2 y d x 2 \text{in terms of } \dfrac{dy}{dx} \text{ and } \dfrac{d^{2}y}{dx^{2}} in terms of d x d y and d x 2 d 2 y
( 1 ) ( y ′ ′ ) − 1 , ( 2 ) − ( y ′ ′ ) − 1 ( y ′ ) − 3 (1)\ (y'')^{-1}, \quad (2)\ -(y'')^{-1}(y')^{-3} ( 1 ) ( y ′′ ) − 1 , ( 2 ) − ( y ′′ ) − 1 ( y ′ ) − 3
( 3 ) ( y ′ ′ ) ( y ′ ) − 2 , ( 4 ) − ( y ′ ′ ) ( y ′ ) − 3 (3)\ (y'')(y')^{-2}, \quad (4)\ -(y'')(y')^{-3} ( 3 ) ( y ′′ ) ( y ′ ) − 2 , ( 4 ) − ( y ′′ ) ( y ′ ) − 3
1. d x d y = ( d y d x ) − 1 1.\ \dfrac{dx}{dy}=\left(\dfrac{dy}{dx}\right)^{-1} 1. d y d x = ( d x d y ) − 1
2. d d y = d x d y ⋅ d d x 2.\ \dfrac{d}{dy}=\dfrac{dx}{dy}\cdot\dfrac{d}{dx} 2. d y d = d y d x ⋅ d x d
3. d 2 x d y 2 ⇒ match the option 3.\ \dfrac{d^{2}x}{dy^{2}} \Rightarrow \text{match the option} 3. d y 2 d 2 x ⇒ match the option
d x d y = 1 d y / d x = ( y ′ ) − 1 \dfrac{dx}{dy}=\dfrac{1}{dy/dx}=(y')^{-1} d y d x = d y / d x 1 = ( y ′ ) − 1
d d y = d x d y ⋅ d d x = ( y ′ ) − 1 d d x \dfrac{d}{dy}=\dfrac{dx}{dy}\cdot\dfrac{d}{dx}=(y')^{-1}\dfrac{d}{dx} d y d = d y d x ⋅ d x d = ( y ′ ) − 1 d x d
d 2 x d y 2 = d d y [ ( y ′ ) − 1 ] \dfrac{d^{2}x}{dy^{2}}=\dfrac{d}{dy}\left[(y')^{-1}\right] d y 2 d 2 x = d y d [ ( y ′ ) − 1 ]
= ( y ′ ) − 1 d d x [ ( y ′ ) − 1 ] =(y')^{-1}\dfrac{d}{dx}\left[(y')^{-1}\right] = ( y ′ ) − 1 d x d [ ( y ′ ) − 1 ]
d d x [ ( y ′ ) − 1 ] = − 1 ⋅ ( y ′ ) − 2 ⋅ y ′ ′ = − ( y ′ ) − 2 y ′ ′ \dfrac{d}{dx}\left[(y')^{-1}\right]=-1\cdot(y')^{-2}\cdot y''=-(y')^{-2}y'' d x d [ ( y ′ ) − 1 ] = − 1 ⋅ ( y ′ ) − 2 ⋅ y ′′ = − ( y ′ ) − 2 y ′′
d 2 x d y 2 = ( y ′ ) − 1 ⋅ ( − ( y ′ ) − 2 y ′ ′ ) \dfrac{d^{2}x}{dy^{2}}=(y')^{-1}\cdot\left(-(y')^{-2}y''\right) d y 2 d 2 x = ( y ′ ) − 1 ⋅ ( − ( y ′ ) − 2 y ′′ )
= − ( y ′ ) − 3 y ′ ′ = − ( d 2 y d x 2 ) ( d y d x ) − 3 =-(y')^{-3}\,y''=-\left(\dfrac{d^{2}y}{dx^{2}}\right)\left(\dfrac{dy}{dx}\right)^{-3} = − ( y ′ ) − 3 y ′′ = − ( d x 2 d 2 y ) ( d x d y ) − 3
y = x 2 : y ′ = 2 x , y ′ ′ = 2 y=x^{2}:\ y'=2x,\ y''=2 y = x 2 : y ′ = 2 x , y ′′ = 2
x = y : d 2 x d y 2 = − 1 4 y 3 / 2 = − 2 ( 2 x ) 3 ✓ x=\sqrt{y}:\ \dfrac{d^{2}x}{dy^{2}}=-\dfrac{1}{4y^{3/2}}=-\dfrac{2}{(2x)^{3}} \ \checkmark x = y : d y 2 d 2 x = − 4 y 3/2 1 = − ( 2 x ) 3 2 ✓
option ( 4 ) \boxed{\text{option }(4)} option ( 4 )