Unit 5

Applications of Derivatives

B. Related Rates Problems

Lesson 4: Trigonometric Functions


Practice

Once you feel confident with Related Rates: Trigonometric Functions, click on the Practice tab and complete problems 1 to 4. Check your answers by going to the Solutions tab.

Instructions:
Click the Download File button to download a printable PDF of the questions. Answer each of the following practice questions on a separate piece of paper. Step by step solutions are provided under the Solutions tab. You will learn the material more thoroughly if you complete the questions before checking the answers.

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1.
The beam of a lighthouse sweeps across the path of a boat cruising parallel to the shoreline at a speed of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»30«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨» «/mi»«mi»km«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«/math». If the boat is «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi»km«/mi»«/math» from the shore and stays within the beam of the light, at what rate is the beam revolving, in «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»rad«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«/math», when the boat has sailed «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»4«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi»km«/mi»«/math» from a point opposite the lighthouse?

2.
A ladder «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»8«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math» long is resting against the vertical wall of a house. If the top of the ladder is sliding down the wall and the angle the ladder makes with the ground is decreasing at a rate of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»4«/mn»«/mfrac»«mo»§#160;«/mo»«mi»rad«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/math», how fast is the ladder sliding down the wall when the angle between the ladder and the ground is «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»§#960;«/mi»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/math»?


3.
Two sides of a triangle measure «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»10«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math» and «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»4«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math». The angle between the two sides is increasing at a rate of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mn»3«/mn»«mn»50«/mn»«/mfrac»«mo»§#160;«/mo»«mi»rad«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/math». Determine the rate at which the length of the third side is increasing when the angle between the «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»10«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math» and «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»4«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math» sides is «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»§#960;«/mi»«mn»3«/mn»«/mfrac»«/math».
1.
The beam of a lighthouse sweeps across the path of a boat cruising parallel to the shoreline at a speed of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»30«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨» «/mi»«mi»km«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«/math». If the boat is «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi»km«/mi»«/math» from the shore and stays within the beam of the light, at what rate is the beam revolving, in «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»rad«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«/math», when the boat has sailed «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»4«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi»km«/mi»«/math» from a point opposite the lighthouse?

Step 1:
Draw and label a diagram.

Let «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mo»§#952;«/mo»«/math» be the angle swept out by the beam.

Let «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»x«/mi»«/math» be the distance the boat has sailed from its initial position, opposite the lighthouse.

Let «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»z«/mi»«/math» be the distance from the boat to the lighthouse.


 

Step 2:
State the given and required related rates.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msub»«mfenced open=¨¨ close=¨|¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mfenced»«mrow»«mi»x«/mi»«mo»=«/mo»«mn»4«/mn»«/mrow»«/msub»«mo»=«/mo»«mn»30«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨» «/mi»«mi»km«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«/math»

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msub»«mfenced open=¨¨ close=¨|¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mfenced»«mrow»«mi»x«/mi»«mo»=«/mo»«mn»4«/mn»«/mrow»«/msub»«mo»=«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»?«/mi»«/math»

Step 3:
Write an equation.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«mi»tan«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mi»x«/mi»«mn»2«/mn»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mfrac»«mi»d«/mi»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mi»tan«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mi»d«/mi»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mfenced»«mfrac»«mi»x«/mi»«mn»2«/mn»«/mfrac»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«msup»«mi»sec«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#952;«/mo»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mrow»«msup»«mi»cos«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«msup»«mi»cos«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«msup»«mi»cos«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#952;«/mo»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»

Find «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/math» before proceeding.

Solve for «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»z«/mi»«/math» when «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»x«/mi»«mo»=«/mo»«mn»4«/mn»«/math».

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«msup»«mi»z«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«msup»«mn»2«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»+«/mo»«msup»«mn»4«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«msup»«mi»z«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»4«/mn»«mo»+«/mo»«mn»16«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mi»z«/mi»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«msqrt»«mn»20«/mn»«/msqrt»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd/»«mtd/»«/mtr»«mtr»«mtd»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»2«/mn»«msqrt»«mn»20«/mn»«/msqrt»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»

Step 4:
Substitute the values of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/math» and «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/math» into the derivative and solve for «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/math».

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«msup»«mi»cos«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#952;«/mo»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«msup»«mfenced»«mfrac»«mn»2«/mn»«msqrt»«mn»20«/mn»«/msqrt»«/mfrac»«/mfenced»«mn»2«/mn»«/msup»«mfenced»«mn»30«/mn»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mfenced»«mfrac»«mn»4«/mn»«mn»20«/mn»«/mfrac»«/mfenced»«mfenced»«mn»30«/mn»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«mfenced»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»5«/mn»«/mfrac»«/mfenced»«mfenced»«mn»30«/mn»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»3«/mn»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»

The beam is revolving at a rate of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»3«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi»rad«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«/math».

2.
A ladder «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»8«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math» long is resting against the vertical wall of a house. If the top of the ladder is sliding down the wall and the angle the ladder makes with the ground is decreasing at a rate of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»4«/mn»«/mfrac»«mo»§#160;«/mo»«mi»rad«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/math», how fast is the ladder sliding down the wall when the angle between the ladder and the ground is «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»§#960;«/mi»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/math»?

Step 1:
Draw and label a diagram.

Let «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mo»§#952;«/mo»«/math» be the angle the ladder makes with the ground.

Let «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»x«/mi»«/math» be the height the ladder reaches up the wall.




Step 2:
State the given and required related rates.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msub»«mfenced open=¨¨ close=¨|¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mfenced»«mrow»«mo»§#952;«/mo»«mo»=«/mo»«mfrac»«mo»§#960;«/mo»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/mrow»«/msub»«mo»=«/mo»«mo»§#8722;«/mo»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/math»

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msub»«mfenced open=¨¨ close=¨|¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mfenced»«mrow»«mo»§#952;«/mo»«mo»=«/mo»«mfrac»«mo»§#960;«/mo»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/mrow»«/msub»«mo»=«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»?«/mi»«/math»

Note the rate «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mo»=«/mo»«mo»-«/mo»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/math» is shown as a negative since the angle is decreasing.

Step 3:
Write an equation.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«mi»sin«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mi»x«/mi»«mn»8«/mn»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mfrac»«mi»d«/mi»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mi»sin«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mi»d«/mi»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mfenced»«mfrac»«mi»x«/mi»«mn»8«/mn»«/mfrac»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»8«/mn»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»

Find «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/math» before proceeding.

Solve for «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/math» when «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mo»§#952;«/mo»«mo»=«/mo»«mfrac»«mo»§#960;«/mo»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/math».

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»cos«/mi»«mfrac»«mo»§#960;«/mo»«mn»4«/mn»«/mfrac»«mo»=«/mo»«mfrac»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mn»2«/mn»«/mfrac»«/math»

Recall from the unit circle «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»cos«/mi»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»§#960;«/mi»«mn»4«/mn»«/mfrac»«mo»=«/mo»«mfrac»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mn»2«/mn»«/mfrac»«/math».


Step 4:
Substitute the values of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/math», «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mo»§#952;«/mo»«/math», and «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/math» into the derivative and solve for «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/math».

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»x«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»8«/mn»«mo»§#8729;«/mo»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»8«/mn»«mfenced»«mfrac»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mn»2«/mn»«/mfrac»«/mfenced»«mfenced»«mrow»«mo»§#8722;«/mo»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»4«/mn»«/mfrac»«/mrow»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»§#8722;«/mo»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»

The ladder is sliding down the wall at a rate of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msqrt»«mn»2«/mn»«/msqrt»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/math» .
3.
Two sides of a triangle measure «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»10«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math» and «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»4«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math». The angle between the two sides is increasing at a rate of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mn»3«/mn»«mn»50«/mn»«/mfrac»«mo»§#160;«/mo»«mi»rad«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/math». Determine the rate at which the length of the third side is increasing when the angle between the «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»10«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math» and «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»4«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«/math» sides is «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»§#960;«/mi»«mn»3«/mn»«/mfrac»«/math».

Step 1:
Draw and label a diagram.

Let «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»a«/mi»«/math» be the length of the third side of the triangle and let «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mo»§#952;«/mo»«/math» be the angle between the sides of fixed length.




Step 2:
State the given and required related rates.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨left¨»«mtr»«mtd»«msub»«mfenced open=¨¨ close=¨|¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mfenced»«mrow»«mo»§#952;«/mo»«mo»=«/mo»«mfrac»«mo»§#960;«/mo»«mn»3«/mn»«/mfrac»«/mrow»«/msub»«mo»=«/mo»«mfrac»«mn»3«/mn»«mn»50«/mn»«/mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨» «/mi»«mo»§#160;«/mo»«mi»rad«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«msub»«mfenced open=¨¨ close=¨|¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»a«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mfenced»«mrow»«mo»§#952;«/mo»«mo»=«/mo»«mfrac»«mo»§#960;«/mo»«mn»3«/mn»«/mfrac»«/mrow»«/msub»«mo»=«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»?«/mi»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»

Step 3:
Write an equation.

Since this triangle is an oblique triangle, the cosine law must be applied.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«msup»«mi»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«msup»«mi»b«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»+«/mo»«msup»«mi»c«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#8722;«/mo»«mn»2«/mn»«mi»b«/mi»«mi»c«/mi»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«msup»«mi»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«msup»«mn»10«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»+«/mo»«msup»«mn»4«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#8722;«/mo»«mn»2«/mn»«mfenced»«mn»10«/mn»«/mfenced»«mfenced»«mn»4«/mn»«/mfenced»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»100«/mn»«mo»+«/mo»«mn»16«/mn»«mo»§#8722;«/mo»«mn»80«/mn»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»116«/mn»«mo»§#8722;«/mo»«mn»80«/mn»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd/»«mtd/»«/mtr»«mtr»«mtd»«mfrac»«mi»d«/mi»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mfenced»«msup»«mi»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mfenced»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mi»d«/mi»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mfenced»«mrow»«mn»116«/mn»«mo»§#8722;«/mo»«mn»80«/mn»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mn»2«/mn»«mi»a«/mi»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»a«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»0«/mn»«mo»+«/mo»«mn»80«/mn»«mi»sin«/mi»«mo»§#952;«/mo»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»a«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mrow»«mn»80«/mn»«mi»sin«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mn»2«/mn»«mi»a«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mrow»«mn»40«/mn»«mi»sin«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mi»a«/mi»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»
             
Find «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»a«/mi»«/math» before proceeding.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«msup»«mi»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«msup»«mi»b«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»+«/mo»«msup»«mi»c«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#8722;«/mo»«mn»2«/mn»«mi»b«/mi»«mi»c«/mi»«mi»cos«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«msup»«mi»a«/mi»«mn»2«/mn»«/msup»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«msup»«mn»10«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»+«/mo»«msup»«mn»4«/mn»«mn»2«/mn»«/msup»«mo»§#8722;«/mo»«mn»2«/mn»«mfenced»«mn»10«/mn»«/mfenced»«mfenced»«mn»4«/mn»«/mfenced»«mi»cos«/mi»«mfenced»«mfrac»«mo»§#960;«/mo»«mn»3«/mn»«/mfrac»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»100«/mn»«mo»+«/mo»«mn»16«/mn»«mo»§#8722;«/mo»«mn»80«/mn»«mfenced»«mfrac»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mfrac»«/mfenced»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»116«/mn»«mo»§#8722;«/mo»«mn»40«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»76«/mn»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mi»a«/mi»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»§#177;«/mo»«msqrt»«mn»76«/mn»«/msqrt»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»§#177;«/mo»«mn»2«/mn»«msqrt»«mn»19«/mn»«/msqrt»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»

Since «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»a«/mi»«/math» is a length, «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»a«/mi»«mo»=«/mo»«mn»2«/mn»«msqrt»«mn»19«/mn»«/msqrt»«/math».

Step 4:
Substitute the values of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»,«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#952;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»,«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mi»and«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨» «/mi»«mo»§#160;«/mo»«mi»a«/mi»«/math» into the derivative and solve for «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»a«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/math».

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»a«/mi»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mrow»«mn»40«/mn»«mi»sin«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mi»a«/mi»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi»d«/mi»«mo»§#952;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»d«/mi»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mrow»«mn»40«/mn»«mi»sin«/mi»«mfenced»«mstyle displaystyle=¨true¨»«mfrac»«mi mathvariant=¨normal¨»§#960;«/mi»«mn»3«/mn»«/mfrac»«/mstyle»«/mfenced»«/mrow»«mrow»«mn»2«/mn»«msqrt»«mn»19«/mn»«/msqrt»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«mn»3«/mn»«mn»50«/mn»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mrow»«mn»120«/mn»«mfenced»«mstyle displaystyle=¨true¨»«mfrac»«msqrt»«mn»3«/mn»«/msqrt»«mn»2«/mn»«/mfrac»«/mstyle»«/mfenced»«/mrow»«mrow»«mn»100«/mn»«msqrt»«mn»19«/mn»«/msqrt»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mrow»«mn»60«/mn»«msqrt»«mn»3«/mn»«/msqrt»«/mrow»«mrow»«mn»100«/mn»«msqrt»«mn»19«/mn»«/msqrt»«/mrow»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mrow»«mn»3«/mn»«msqrt»«mn»3«/mn»«/msqrt»«/mrow»«mrow»«mn»5«/mn»«msqrt»«mn»19«/mn»«/msqrt»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#8729;«/mo»«mfrac»«msqrt»«mn»19«/mn»«/msqrt»«msqrt»«mn»19«/mn»«/msqrt»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd/»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mfrac»«mrow»«mn»3«/mn»«msqrt»«mn»57«/mn»«/msqrt»«/mrow»«mn»95«/mn»«/mfrac»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/math»

The length of the third side is increasing at a rate of «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mfrac»«mrow»«mn»3«/mn»«msqrt»«mn»57«/mn»«/msqrt»«/mrow»«mn»95«/mn»«/mfrac»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨» «/mi»«mi mathvariant=¨normal¨»m«/mi»«mo»/«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»s«/mi»«/math».