The Chemistry Maths Book, Second Edition

(Grace) #1

4.12 The differential 121


If the radius is increased by amount∆r, the corresponding


change in the area is


∆A 1 = 1 π(r 1 + 1 ∆r)


2

1 − 1 πr


2

1 = 12 πr 1 ∆r 1 + 1 π(∆r)


2

and this is the area of a circular ring of radius rand width


∆r. When∆ris small enough,


The corresponding ‘differential area’ is


dA 1 = 12 πr 1 dr 1 = 1 circumference 1 × 1 width


0 Exercise 92


EXAMPLE 4.27Differential form of the product rule


Ify 1 = 1 uv, then the change in yaccompanying changes in uand vis


∆y 1 = 1 (u 1 + 1 ∆u)(v 1 + 1 ∆v) 1 − 1 uv 1 = 1 u 1 ∆v 1 + 1 v 1 ∆u 1 + 1 (∆u)(∆v)


and the differential form is


dy 1 = 1 d(uv) 1 = 1 u 1 dv 1 + 1 v 1 du


If y, u, and vare functions of x, this expression is equivalent to the normal form of the


product rule: ‘division by dx’ gives


An important application of the differential is as a formal procedure for changing the


independent variable. Considery 1 = 1 f(x)and its differential


dy 1 = 1 f′(x)dx (4.31)


Let xbe a function of some other variable, t, such thatx 1 = 1 g(t)with differential


dx 1 = 1 g′(t)dt (4.32)


Substitution of this in (4.31) then gives


dy 1 = 1 f′(x)dx 1 = 1 f′(x)g′(t)dt


dy


dx


u


d


dx


du


dx


=+


v


v


∆∆∆Arr


dA


dr


≈= 2 π r


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r ∆ r


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Figure 4.14

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