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| 1. Suppose that the function | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. In Definition 3.1, explain how to remember which partial derivative involves the term | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. In section 2.8, we computed derivatives implicitly, by using the chain rule and differentiating both sides of an equation with respect to | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4. For | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In exercises 5 16, find both first-order partial derivatives. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5. | 6. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7. | 8. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9. | 10. ![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11.
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12.
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| 13. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 14. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
15.
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16.
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| In exercises 17 26, find the indicated partial derivatives. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
17.
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18.
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| 19. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 21. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 22. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
23. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 24. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 25. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
26. ; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In exercises 27 32, (a) sketch the graph of | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
27.
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28. ,
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29.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
30. ,
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31.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
32. ,
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33. Compute and interpret for van der Waals' equation (see example 3.3).
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34. For van der Waals' equation, show that . If you misunderstood the chain rule, why might you expect this product to equal to 1?
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35. In example 3.7, show that .
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36. In example 3.7, show that .
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37. If the sag in the beam of example 3.7 were given by , determine which variable would have the greatest proportional effect.
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| 38. Based on example 3.7 and your result in exercise 37, state a simple rule for determining which variable has the greatest proportional effect. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In exercises 39 42, find all points at which and interpret the significance of the points graphically.
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| 39. | 40. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 41. | 42.
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In exercises 43 46, use the contour plot to estimate and at the origin.
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| 43.
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| 44.
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| 45.
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| 46.
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47. The table shows wind chill (how cold it feels'' outside) as a function of temperature (degrees Fahrenheit) and wind speed (mph). We can think of this as a function and . Interpret each partial derivative and explain why it is surprising that .
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48. Rework exercise 47 using the point .
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49. Using the baseball data in example 3.8, estimate and interpret and .
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| 50. According to the data in example 3.8, a baseball with initial velocity 170 ft/s and backspin 3000 rpm flies 395 ft. Suppose that the ball must go 400 ft to clear the fence for a home run. Based on your answers to exercise 49, how much extra backspin is needed for a home run? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 51. Carefully write down a definition for the three first-order partial derivatives of a function of three variables | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 52. Determine how many second-order partial derivatives there are of | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
53. Show that the functions xcos n ct for any positive integer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 54. Show that if | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
55. The value of an investment of $1000 invested at a constant 10% rate for 5 years is where and and discuss whether the tax rate or the inflation rate has a greater influence on the value of the investment.
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56. The value of an investment of $1000 invested at a rate where and and discuss whether the investment rate or the inflation rate has a greater influence on the value of the investment.
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57. Suppose that the position of a guitar string of length x L, and .
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58. Suppose that the concentration of some pollutant in a river as a function of position for constants . Show that . Interpret both and and explain how this equation relates the change in pollution at a specific location to the current of the river and the rate at which the pollutant decays.
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59. In a chemical reaction, the temperature .
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60. For the chemical reaction of exercise 59, show that . Chemists measure the enthalpy of a reaction by measuring this rate of change.
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61. Suppose that three resistors are in parallel in an electrical circuit. If the resistances are Compute and interpret the partial derivative . Given this partial derivative, explain how to quickly write down the partial derivatives and .
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62. The ideal gas law relating pressure, temperature and volume is for some constant .
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63. A process called tag-and-recapture is used to estimate populations of animals in the wild. First, some number T of the animals are captured, tagged and released into the wild. Later, a number S of the animals are captured, of which t are tagged. The estimate of the total population is then . Compute = . and use it to estimate
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| how much your population estimate would change if one more recaptured animal was tagged. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
64. Suppose that and the marginal productivity of capital, defined by
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65. For the function
use the limit definitions of partial derivatives to show that | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
66. For , show that [Note that we have previously shown that this function is not continuous at (0, 0).]
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| 67. Suppose that | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
how the slope of this curve at the point . Relate the concavity of this curve at the point .
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68. As in exercise 67, develop a graphical interpretation of .
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| 69. In exercises 67 and 68, you interpreted the second-order partial derivatives | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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[Hint: Treating , where
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Recalling that the volume of a parallelepiped formed by vectors a, b and c is given by ( b c), | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 70. A ball, such as a baseball, flying through the air encounters air resistance in the form of air drag. The magnitude of the drag force is typically the product of a number (called the drag coefficient) and the square of the velocity. The drag coefficient is not actually a constant. The figure (reprinted from Keep Your Eye on the Ball by Watts and Bahill) shows experimental data for the drag coefficient as a function of the roughness of the ball (measured by , where is the size of the bumps on the ball and and and and interpret each partial derivative. All golf balls have dimples'' that make the surface of the golf ball rougher. Explain why a golf ball with dimples, traveling at a velocity corresponding to a Reynolds number of about 105,
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