已知 y=e2x1−4xy = \frac{e^{2x}}{\sqrt{1-4x}},证明 dydx=4e2x(1−2x)(1−4x)1−4x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{4e^{2x}(1-2x)}{(1-4x)\sqrt{1-4x}}。

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完整解法

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1. Differentiate the numerator and the denominator

Let u=e2xu = e^{2x} and v=(1−4x)12v = (1-4x)^{\frac{1}{2}}.
dudx=2e2x\frac{\mathrm{d}u}{\mathrm{d}x} = 2e^{2x}
dvdx=12(1−4x)−12(−4)=−2(1−4x)−12\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}x} = \frac{1}{2}(1-4x)^{-\frac{1}{2}}(-4) = -2(1-4x)^{-\frac{1}{2}}

2. Apply the quotient rule

dydx=vdudx−udvdxv2\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{v \frac{\mathrm{d}u}{\mathrm{d}x} - u \frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}x}}{v^2}
dydx=(1−4x)12(2e2x)−e2x(−2(1−4x)−12)(1−4x)2\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{(1-4x)^{\frac{1}{2}}(2e^{2x}) - e^{2x}(-2(1-4x)^{-\frac{1}{2}})}{(\sqrt{1-4x})^2}

3. Simplify the expression to match the required form

dydx=2e2x(1−4x)12+2e2x(1−4x)−121−4x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{2e^{2x}(1-4x)^{\frac{1}{2}} + 2e^{2x}(1-4x)^{-\frac{1}{2}}}{1-4x}
Factor out 2e2x(1−4x)−122e^{2x}(1-4x)^{-\frac{1}{2}} from the numerator:
dydx=2e2x(1−4x)−12[(1−4x)+1]1−4x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{2e^{2x}(1-4x)^{-\frac{1}{2}} [ (1-4x) + 1 ]}{1-4x}
dydx=2e2x(2−4x)(1−4x)(1−4x)12\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{2e^{2x}(2-4x)}{(1-4x)(1-4x)^{\frac{1}{2}}}
dydx=4e2x(1−2x)(1−4x)1−4x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{4e^{2x}(1-2x)}{(1-4x)\sqrt{1-4x}} (shown)

答案

dydx=4e2x(1−2x)(1−4x)1−4x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{4e^{2x}(1-2x)}{(1-4x)\sqrt{1-4x}}

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