\( y = \tan^{-1} \left( \frac{4x}{1-4x^2} \right) \) হলে \( \frac{dy}{dx} \) সমান কত?
প্রদত্ত ফাংশনটি হলো:
\[ y = \tan^{-1} \left( \frac{4x}{1 - 4x^2} \right) \]
আমরা চাই \( \frac{dy}{dx} \) নির্ণয় করতে।
প্রথমে মনে করুন:
\[ u = \frac{4x}{1 - 4x^2} \]
তাহলে,
\[ y = \tan^{-1}(u) \]
এবং, ডিফারেনশিয়েশন অনুযায়ী:
\[ \frac{dy}{dx} = \frac{1}{1 + u^2} \cdot \frac{du}{dx} \]
ধাপে ধাপে সমাধান:
ধাপ 1: \( u \) এর ডেরিভেটিভ নির্ণয়:
প্রয়োগ করুন রুল অব কোটা:
\[ u = \frac{4x}{1 - 4x^2} \]
অপর্যাপ্ত সমন্বয় দিয়ে লিখুন:
\[ u = 4x \cdot (1 - 4x^2)^{-1} \]
ডিফারেনশিয়েট করুন:
\[ \frac{du}{dx} = 4 \cdot (1 - 4x^2)^{-1} + 4x \cdot \left( -1 \right) \cdot (1 - 4x^2)^{-2} \cdot (-8x) \]
এখানে, চেইন রুল প্রয়োগ করা হয়েছে।
ধাপ 2: ডেরিভেটিভের মান নির্ণয় করুন:
প্রথম অংশ:
\[ 4 \cdot (1 - 4x^2)^{-1} \]
দ্বিতীয় অংশ:
\[ 4x \cdot (-1) \cdot (1 - 4x^2)^{-2} \cdot (-8x) = 4x \cdot 8x \cdot (1 - 4x^2)^{-2} = 32x^2 \cdot (1 - 4x^2)^{-2} \]
সুতরাং:
\[ \frac{du}{dx} = \frac{4}{1 - 4x^2} + 32x^2 \cdot (1 - 4x^2)^{-2} \]
ধাপ 3: সমন্বয় করে সাধারণ ফর্মে লিখুন:
প্রথম অংশকে সাধারণ সূচক আকারে লিখুন:
\[ \frac{4(1 - 4x^2)}{(1 - 4x^2)^2} + \frac{32x^2}{(1 - 4x^2)^2} \]
এটি হয়ে যাবে:
\[ \frac{4(1 - 4x^2) + 32x^2}{(1 - 4x^2)^2} = \frac{4 - 16x^2 + 32x^2}{(1 - 4x^2)^2} = \frac{4 + 16x^2}{(1 - 4x^2)^2} \]
ধাপ 4: \( \frac{dy}{dx} \) এর মান নির্ণয়:
Recall:
\[ \frac{dy}{dx} = \frac{1}{1 + u^2} \cdot \frac{du}{dx} \]
অতএব, প্রথমে \( u^2 \) নির্ণয় করি:\[ u = \frac{4x}{1 - 4x^2} \]
\[ u^2 = \frac{16x^2}{(1 - 4x^2)^2} \]
সুতরাং:\[ 1 + u^2 = 1 + \frac{16x^2}{(1 - 4x^2)^2} = \frac{(1 - 4x^2)^2 + 16x^2}{(1 - 4x^2)^2} \]
পরিণামে:\[ \frac{dy}{dx} = \frac{1}{\frac{(1 - 4x^2)^2 + 16x^2}{(1 - 4x^2)^2}} \times \frac{4 + 16x^2}{(1 - 4x^2)^2} \]
সাধারণ অংশে রূপান্তর করুন:\[ \frac{dy}{dx} = \frac{(1 - 4x^2)^2}{(1 - 4x^2)^2 + 16x^2} \times \frac{4 + 16x^2}{(1 - 4x^2)^2} \]
এখানে, \((1 - 4x^2)^2\) সংখ্যাগুলোর দ্বারা ক্যান্সেল করানো যায়, ফলে:\[ \frac{dy}{dx} = \frac{4 + 16x^2}{(1 - 4x^2)^2 + 16x^2} \]
অবশেষে, ডেনোমিনেটরটি পুনরায় লিখে:\[ (1 - 4x^2)^2 + 16x^2 = (1 - 4x^2)^2 + 16x^2 \]
পরিশেষে, এটি দেখায় যে:\[ \frac{dy}{dx} = \frac{4(1 + 4x^2)}{(1 - 4x^2)^2 + 16x^2} \] তবে, ডেনোমিনেটরটি সরলীকরণে, এটি সমাধান করা যায় যে: \[ (1 - 4x^2)^2 + 16x^2 = 1 + 8x^2 \] যেহেতু: \[ (1 - 4x^2)^2 = 1 - 8x^2 + 16x^4 \] অতএব, \[ (1 - 4x^2)^2 + 16x^2 = 1 - 8x^2 + 16x^4 + 16x^2 = 1 + 8x^2 + 16x^4 \] অনুপ্রেরণায়, এটি আরো সহজভাবে দেখানো যায় যে ডেরিভেটিভ মূলত: \[ \boxed{\frac{4}{1 + 4x^2}} \] সুতরাং, উত্তর হলো:
\[ \frac{dy}{dx} = \frac{4}{1 + 4x^2} \]