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1、【例1】所以函數(shù)第二草導(dǎo)數(shù)與微分典型例題與復(fù)習(xí)題部分解答xsin1,x0,討論函數(shù)f(x)二x=0在x=0處的連續(xù)性和可導(dǎo)性.1sin x1 (有界),又0,故嘰 f(x)IJ叫 xsin_10f(0),xf(x)在x=0處連續(xù).f(0 x)f (0)x所以函數(shù)f(x)在 x=0處不可導(dǎo).因?yàn)?xsin f (0)xx1sinx0時(shí)不收斂,【習(xí)題2.1Ex8(2)】(可導(dǎo)性 左右導(dǎo)數(shù))2 . 1 n討論函數(shù)f (x) x sin x , x 0在x0,x 00的連續(xù)性和可導(dǎo)性解:因f (0)lim x2x 0sin 100f (x)x/.V f0 f(0),2 1x sin 0xx故f(x)在
2、x=0連續(xù).又lim x sin x0,所以f(x)在x=0可導(dǎo),且f().a In x+b, x 1;,【習(xí)題2.1Ex9】 設(shè)函數(shù)f(x)=在x=1處可導(dǎo),求a、b的值。e,解:因f(x)在x=1處可導(dǎo),故必連續(xù)又 f (1) lim f(x) lim(alnx b) b,x 1x 1下面求f(x)在x=1處左、右導(dǎo),有f(x) f(1) ex ef (1) lim limx 1 x 1 x 1 x 1f (x) f(1) alnxf (1) limlimx 1 x 1 x 1 x 1x v1,從而 lim f(x) lim f(x)x 1lim f (x) lim ex 1x 1x 1e
3、,所以f (1),f(1)=b=e .e(, 1)limx 1 x 1al n(1 x limx 1 x 1e(x 1)limx 1 x 11) lim a(xx 1 xe;因?yàn)閒(x)在x=1處可導(dǎo),所以 f (1) f (1),由此得1)1a ba,e.【另解:】(書(shū)P44習(xí)題2.1Ex9)因f(x)在x = 1處可導(dǎo),故必連續(xù),從而lim f (x) lim f (x),x 1x 1又 lim f (x) lim ex e, lim f(x) lim (alnx b) b, 所以 b=e .xx 1x 1x 1現(xiàn)在當(dāng)x 1時(shí)f (x)二a/x .注意到兩 個(gè)導(dǎo)函數(shù)都是初等函數(shù),故在指定區(qū)
4、域連續(xù).于是由可導(dǎo)性得a=(a/x)|x=1= f +(1)= f (x)=ex|x=1=e .2【習(xí)題2.1Ex10l若彳乂 x, x 1處處可導(dǎo),求玄、b的值ax b, x 1解:f(x)在x=1處可導(dǎo),必連續(xù)。于;是由右連續(xù)有1f (1)f (1 )lim f(x)x 1lim( ax b) a b ,x 1(1)解得b 1a .而由導(dǎo)數(shù)存在性得f (1)limf (x)f(1). lim(ax b) 1ax alima ,(2)x 1x1x 1x 1x 1 x 1但f (1)limf (x)f(1). limx21lim (x 1)2.由(1)、(2)解得x 1x1x 1x 1 x 1
5、a2 , b1.【另解:】(書(shū) P44習(xí)題 2.1Ex10)因f(x)在x=1處可導(dǎo),故必連續(xù),從而1 f (1) lim f (x) lim (ax b) (ax b) |x 1 a b .x 1x 1由此得當(dāng)x 1時(shí)f(x)=ax+b,且f (x)二a ;又當(dāng)x 1時(shí)f (x)=2x.注意到兩個(gè)導(dǎo)函數(shù)都是初等函數(shù),故導(dǎo)函數(shù)在指定區(qū)域連續(xù),特別是左(或,右)端點(diǎn)連續(xù).于是由可導(dǎo)性得a= f +(1)= f _(1)=(2x)|x=1=2,由此得b二一1.【習(xí)題2.2Ex5(3)(5)(9)(10)】求下列函數(shù)的導(dǎo)函數(shù):2 22 a x解:arcsin x、 y (e )arcs inxear
6、csin .jx.e(arcsin - x)arcsin 訂 x e.1 x(x )(x)2arcsin x e(5)1(arccos )x(1)x|x|(9)ln(secx tan x)(10)(x a2 x21 (2x(secx tanx)secx tan xa2arcsinx) (x、a2 x2)az 22 (a2 x )(secx)x2|x| 1(ta nx) secxta nxsecx tan xa2(arcs in% ua2a22 xa x2 2a xx x2se(? xsecx tan xx2 x( a2 x2) a22a2 2 - a x2 a2 x2.secx .1。2【習(xí)題
7、 2.2Ex5(10)(11)(12)】求下列函數(shù)的導(dǎo)函數(shù):2 2x a解:(10)y (x a2 x2a2 arcsin x )a(xja2x2 ) a2(arcsin )a(11) y(12) yx(、a2x2 )a2(x)aV?a1(a22、a2x2)x2a3a.a2 x2a2x2xa2x2x2(5“ 2x)5x22x /2(x2x)5x22x (2x 2)x22(x 1)5x2xex1 (ex1 exex1 exexexxx xe (1 e ) e ex 2(1 e )【習(xí)題2.2Ex5(13)(14)(15)(16)】求下列函數(shù)的導(dǎo)函數(shù):解:(13)(x x)12. x2.x 14
8、x x x(14)y(xx)(ex )ex (Tn x) xx x(15)y(xlnx)ln2 x(e )2In x2ln xe (ln x) x(16)y(arcta na . x ln .) arcta n11xxaxxx1ln1ln1x2xln x xIn x 12ln x (In x)In xTn x2 .1l n(x a)2ln(xa)(a)Xa 21 ( )2xa2Xa 21 ( )2x32a 4 4x a【習(xí)題 2.2Ex6(1)-(4)】設(shè)f(x)可導(dǎo),求下列函數(shù)的導(dǎo)函數(shù):解:(1)yf (1x)_._ 1f (x .x)(x 疋 X)12( xf (xx).注:f (x X)
9、 f (u) |u x x(2)yf(ex)ef(x)f(ex) ef(x)f(ex)ef(x)f (ex)(ex)ef(x)f(ex)ef(x)f (x)f (ex)exef(x)f (ex)ef(x)f (x)ef(x)f (ex)exf (ex)f (x).注:f (ex)f (u兒 ex(3)yarctan f(3x)f (3x)f (3x) (3x)3f (3x)1 f(3x)21 f(3x)21 f(3x)2 .(4)y2ln(1 f (x)1 f2(x) 2f(x)f (x)2 21 f (x)1 f (x).【習(xí)題2.2Ex7】(論證題)設(shè)f(x)是可導(dǎo)的偶函數(shù),證明f (x)
10、奇函數(shù).證:x,由f為偶函數(shù)得f(-x)= f(x),兩邊求導(dǎo)得(-x) f(-x) =f (x),即f (-x) =-f (x), x ,所以f (x)是奇函數(shù)【習(xí)題2.2Ex8】(論證題)設(shè)f(x)是可導(dǎo)的奇函數(shù),證明f (x)奇偶函數(shù).證:x ,由f為奇函數(shù)得f(-x)= - f(x),兩邊求導(dǎo)得(-x) f(-x) =- f (x),即f (-X)二f (x), x ,所以f (X)是偶函數(shù)【習(xí)題2.2Ex9】(論證題)設(shè)f(x)是可導(dǎo)的偶函數(shù),且f (0)存在,證明f (0)=0 .證:x ,由f為偶函數(shù)得f(-x)= f(x) ; 因 f (0)存在,故f (0)f(0) lim
11、f(x) f(0)令limf( h) f(0) lim f(h) f(0)f(0),x0xx 0 t 0 h 0hh0h所以f (0) 0.【習(xí)題2.3Ex1(1)(2)】求下列函數(shù)的二階導(dǎo)函數(shù):2解:(1) y ln(1 x2)(1 x ) 2x1 x【習(xí)題2.3Ex1(5)(6)】求下列函數(shù)的二階導(dǎo)函數(shù): (1 x2)2 x2.1 x2 2x x V1 x21 1 x2. 1 x211 x22x_ (1x2)x(1 x2)122x(1x2)22 (12 2x ) 2x22(1 x )2(1(1x2) x2)2.yYYY(2) y (e cos2x) (e ) cos2x e (cos2x)
12、xxe ( x) cos2x e ( sin2x)(2x)XXXe cos2x e ( 2sin2x) e (cos2x 2sin 2x),2(1 x)2xe (cos2x 2sin 2x)(e x) (cos2x 2sin 2x)xe (cos2x 2sin 2x)xe (cos2x 2sin 2x)xe ( 2sin2x 4cos2x)解:(5) yIn(x1 x2)11 x2(1x2)1 一1(1 x2)2(1 x2)2 3x )xe (4sin2x 3cos2x).(6) y2(1 x)22(1 x)24(1 x)4(1 x)4(1 x)4(1 x)x .1 x2 x v 1 x2.
13、1 x2【習(xí)題2.3Ex2(2)】求下列函數(shù)的二階導(dǎo)函數(shù):解: y2(xex )2e2x(ex )x2X2 2exe (x )x22 x2e2x ee (12x2),ye (12x2)x2(ex ) (12x22x2) ex (12x2)x2 22x2e (x ) (1 2x ) e 4xex 2x(1 2x2) ex 4x ex (6x 4x3).2234y lx 2 e2 (6 2 4 23 ) 44e4 .【習(xí)題2.3Ex3(1)-(3)】設(shè)f(x)可導(dǎo),求下列函數(shù)的導(dǎo)函數(shù):解: (1) yyf(x2)f (x2)(x2) 2x f (x2).2 2 2 22xf (x )2f (x )
14、 xf (x )(x )2 2 22 f (x ) 2x f (x ).f (x)f(x)f (x)f (x)f (x) f(x) f (x)f (x)2f(x)f (x)f(x) f (x)22f (x)1f ( 1 )x1 1f (1) (1)1 12 f (1).xxxx1111112 f()(2)f ()2 f()xxxxxx23xf(1)x :12 fx1 1()()xx23x11f ()- 41xx:(丄)x(3) yy【習(xí)題2.3Ex5(1)】求下列函數(shù)的n階導(dǎo)函數(shù):2解: (1) y (sin x) 2sin x(sin x) 2sinxcosx sin 2x ,ny(sin
15、2x)2cos2x 2sin( 2x),2y(2cos2x)22sin 2x 22sin(2x2;),y(22sin 2x)23 cos2x23 sin(2x3 ;),(n) n 1ny 2 sin 2x _(n 1).【習(xí)題 2.3Ex5(2)-(4)】(2)y(ax)ax ln a ,y(ax ln a)x aIn2a ,y(ax ln2a) axln3 a ,y(n)xna Ina.(3)y(x ln x)ln x1xxln x1 ,yln x 11 1 X ,xyx 12x ,(4)yx 2(1)22 1 x 3 ,(n)y2x(1)n(n 2)! x (n1) (n1)-(4)y(x
16、ex)exxe(1x )ex7y(1x)exx e(1x )e(2x)ex ,y(2x)exx e(2x )e(3x)ex ,(n)y(nx )ex .導(dǎo)數(shù).I x = a cost【習(xí)題2.4Ex3(1)】求參數(shù)方程確定的 函數(shù)y=f (x)的y = bsin t解:*解:dxSgassintt%t。aa【習(xí)題2.4Ex4(2)】(書(shū)P57)求由方程所確定的隱函數(shù) Injx2 y2 arctan的一階導(dǎo)數(shù) 業(yè)ydx2 122x解:方程改寫(xiě)為Jn(xy ) arctan兩邊關(guān)于x求導(dǎo)得:2( x2( x2yy)y2)1y1 (x/y)2xy2 yy2xxy2 ,y化簡(jiǎn)為x yyy xy,即y
17、yx 12x,由此得yxyxy x2y 2xd2y d2 1 dy2 dy2x2(yx)2x(y 1)2y2xyy xx y(xy)2(yx)2(y x)2(x2 y2)_(x/y)2( x2 y2)1(x/y)22(x2 y2)(x y)3復(fù)習(xí)題二部分解答1 .填空題:1(1) f(t) limt 1 * xx設(shè)f(x)可導(dǎo)而極限2txte2t,則 f(t) e2t2te2t(1 2t)e2t.himh f af (a)a存在,貝ya- fmHhhdi(af3,則由 lim(x 2)0 得x 2(8)曲線f (2)= lim f (x)0,于是 f (2)m2H XXx=ef sin2t y
18、=et cos t在t=0處x=0, y=1,導(dǎo)數(shù)為設(shè)f(x)可導(dǎo),則limf(4 x) f(2)lim f2(2x)f (2)f (2)x 2x 2x 22 x已知f(2) 2,則limf(2 x) f(2)1f(2 x) f(2)-lim1f (2)1.x 02 x2 2x 2 0x2(5)設(shè) f(x) -x(x+1)(x+2)(x+n),f x) =(x+1)(x+2)(x+n) + x(x+2)(x+n)+ + x(x+1)(x+3)(x+n). 由此得f(0)= n!,(6)設(shè) y=f(ln x) ef(x),其中 f 可微,則11dy ydx f (ln x)ef(x) f (ln
19、 x)ef f(x) dx ef(x f (ln x) f (ln x) f(x) dx. xxyl o(et cost) (etsin2t) t0cost sint1sin2t 2cos2t t 02故在t=0的切線方程為2y-x-2=0;法線方程為y+2x-1=0.x=l n(1 +12)(9)已知y=arctan t(arctan t)1ln(1t2)1,則2t111t21t22t2 ex11x(10)設(shè)函數(shù) f(x) 1 x,則f (x)1-2(11 xx) 1 1,得f (x)2( 1)(1x) 2,f (x)2(1 2)(1x) 3,f (x)2(1 23)(1x) 4,f(n)(
20、x)2(1)nn!(1x) n12(1)n n!n 1 (1x)0,x=0解:f (0).f (x) limx 0 x叫: 1/xx 0 1 e因?yàn)閒 (0)f (0),所以函數(shù)r ex, x 0lim f(x),又x 0lim e x 1,x 0分析:設(shè)g(x)=e x ,則g(x)及其導(dǎo)數(shù)g(x)=ex在( ,0皆為初等函數(shù),故連續(xù), 所以 g_(0)= eX|x=0= 1 .設(shè) h(x)= x2+ax+b,貝U h(x)及其導(dǎo)數(shù) h(x)=2x+a在0,+ ) 皆為初等函數(shù),故連續(xù),所以h_ (0)=(2x+a)|x=0=a .解:因f(x)在x=0處可導(dǎo),故必連續(xù),從而 !叫f(x)l
21、im f (x) lim (x2 ax b) b,!im0 f (x)x 0x 0所以,b=1,而且當(dāng)x0時(shí)f(x)=x2+ax+1 (比原定義增加x=0的定義).現(xiàn)在當(dāng)x 0時(shí)f (x)二2x +a .注意到兩個(gè)導(dǎo) 函數(shù)都是初等函數(shù),故在指定區(qū)域連續(xù).于是由可導(dǎo)性得5.設(shè)函數(shù)f(x)= lim f (x) lim f (x),x 0x 0xlim f (x) lim (a be ) a b,x 0x 0于是得(a)MO.討論 f(x)在 x=alim |x a| (x)x a x a(a),a= f +(0)= f (0)=( e x)|x=o= 1 .7.求下列函數(shù)的導(dǎo)數(shù)(1) yaxxa
22、 (a 0,1)解:y=(axxa) (ax) xa+ax(xa)=(axln a)xa+ax(axa-1)= axxalna+ax+1xa-1. y=f(f(x)+f(sink),其中 f 可導(dǎo).解:y=f(f(x) +f(sin2x)f(f(x)f(x) f(sin2x)(sin2x) =f (f(x)f (x)+ f(si n2x)2s in x(sinx) =f(f(x)f(x)+ f (si nY) sin2x.1)十(1 e2x)2x e y ln( ex. 12x ex2x (e e2x e)1ex 1 e2x2e2x2 1 e2xx2xe 1 exeexC,.1e2x1 e2x
23、(4) y=xf(x2)2,其中 f 可導(dǎo).解:y=2xf(x2)xf(x2) =2xf (x2)f(x2)+xf(x2) =2xf(x2)f(x2)+xf (x2)(2x) = 2xf(x2)2+4x3f(x2)f (x2).(5)y d 口2 x)3x 2(2 x)3(1 x)5 (1 x)5 x 2(2 x)3ydx (1 x)51 .io(2(1 x)102 x -(2 x)3x 2(1x)5x)3 3 x2(2 x)22(x 2)10(1 x)(1 x)5 5(1 x)4 x2(2 x)3ddxxlntan cotx ln(1 sinx)2 x sec 2x 2ta n-22csc
24、x ln(1 sinx)cotx cosxsin x1sinx22cos xcsc x ln(1 sinx) 2 -sinx sin x2csc xln(1 si nx) 1.8.求下列方程所確定的隱函數(shù)的導(dǎo)數(shù)(2) e2x y cos(xy)e 1.解:原式兩邊對(duì)x取導(dǎo)數(shù)得e2x y(2y)sin(xy)(y xy)0,由此得2e2x ye2x yy sin( x sin( xy )xy)8.求下列方程所確定的隱函數(shù)的導(dǎo)數(shù)需(1) (cosy)x=(si nx)y ;解:原式兩邊取對(duì)數(shù)得xlncosy ylnsinx,兩邊對(duì)x取導(dǎo)數(shù)得In cosysin y V、.cosxy In sin
25、x y sin x由此得dydx9.求星形線x cosy,cosxIn cos y y sin x sin y x - cos y在 24In cos y ycot xIn sin xIn sin x xtan ydydxx=cos3t,3,y=si n3t (si n3t) (cos3t)處的切線和法線方程由此得切線斜率為k|23sin tcost23cos tsin t史Ii2, ,2dx |sin t costtan t3y.1,所以切線方程為法線方程為24244 424,2x 4法線斜率為k - 1.0.【附注】(i)由(x,y)=:,4 解得 t33,同樣有43tan 41,k 1(
26、ii)為求3x=cos3t,y=si n3t的二階導(dǎo)數(shù)d:y,可考慮d2ydx2d(y)dxd(dy/dx)dx(tant)3(cos t)2 .sec t3x=cos3t,dy . tan t. dx123cos tsin t3cos4 tsin t2另解:直接使用書(shū)P56公式 鴿 3(t) (t).dx2 (t)323333d y (sin t) (cos t) (sin t) (cos t)dx2(cos31)f2 22 2(3sincost) (_3cos_t sin t)_(3sincost)(_3cos_tsin t)3cos21 sintf2323(9cost sin t)( 2
27、sin t cos t sin t) cost sin t( 2costsin t cos t)6327 cos t sin t2 2 2 2(2 cos t sin t) sin t cost sin tcost( 2 sin t cos t)3cos5 tsin 2t2 2 2 2(2cos t sin t) ( 2sin t cos t)1443cos tsin t3cos t sin t【復(fù)習(xí)題二12】 設(shè)某商品的需求函數(shù)為 Q=150 2P2.(1) 求當(dāng)價(jià)格P=6時(shí)的邊際需求,并解釋其經(jīng)濟(jì)意義;(2) 求當(dāng)價(jià)格P=6時(shí)的需求價(jià)格彈性,解釋經(jīng)濟(jì)意義;(3) 當(dāng)價(jià)格P=6時(shí),若價(jià)格下降
28、2%,總收益將變化百分之幾?是增加還是減少?解:顯然 Q(P)二一4P.當(dāng) P=6 時(shí),Q=78 , Q(6)= 24.(1)當(dāng)P=6時(shí),邊際需求Q (6)= 24V 0.其經(jīng)濟(jì)意義為:在價(jià)格P=6時(shí),價(jià)格上漲(或下降)一個(gè)單位時(shí),需求量Q將由78個(gè)單位起減少(或增加) 24個(gè)單位商品.(小大f大??;小小f大)當(dāng)價(jià)格P=6時(shí),需求價(jià)格彈性為7;(24)72391 .85,即當(dāng)P=6時(shí),1.85 1,該商品為高彈性商品;這說(shuō)明在價(jià)格P=6時(shí),價(jià)格上 漲(或下降)1%,需求量Q將從28個(gè)單位起減少(或增加)1.85%.此時(shí)邊際收益 R (P) 0,提高價(jià)格會(huì)使總收益減少,降低價(jià)格會(huì)使總收益增加.(
29、3)商品銷售總收益和邊際收益分別為R(P)=P Q(P)=150P 2P3,R(P)=150 6P2.由此得R(6)=468, R 6)= 66,從而P=6時(shí)的收益價(jià)格彈性為Prp rR(P)急66)0.846,13即當(dāng)價(jià)格P=6時(shí),收益價(jià)格彈性2%,總收益將增加1.692%.rp 0.846 0.這就是說(shuō),若價(jià)格下降 (小小f大)其它雜題(求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)、微分,導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用)【例1】求函數(shù)y=x2在點(diǎn)x=2處的導(dǎo)數(shù)。解 1: f (2) lim f(2 x) f(2)x 0x解2 :或俗処時(shí)彎嚴(yán))lim X 21 . 2設(shè) f (x) xsin0,lim f(x) f(0)x 0【例2】解:f
30、(0)時(shí),f (x)limx 0sin2【例3】解:y2x2 , 1 xsin 2x2 是由 y1 xy sin(x 求dy dx【例4】(2x)222lim lim(4x 0xX 0xx2疋卿xw222)。x) 4。f (x)xx),求 f(2)及 f (0).1 2 sin x 0 lim x 0 x2x sin 2x sin x2xlimx2sin x2x2xx22 2細(xì) xx) (2(x)x)(11 xxf2)2sin u,復(fù)合而成,22(1 x )(1 x2)22xcos21 x2y =ln tan x,求dydx解:函數(shù)y=lntanx是由y=ln u,u二tan x復(fù)合而成,則d
31、ydydy她u (蠹爐側(cè)冷強(qiáng)洽1 dxdx dMdu(dx uuusin xcosx【例5】y= e3u3解:函數(shù)y e是由ye, u x復(fù)合而成,,求乎.dx(i嗣n)xJsin1例6】ln sin x,求 21cos x cotx . sin x【例7】y3 1 2x2,求dy dx .解:dy(112x2)31(122x2) 3(1 2x2)4x3 3 (1 2x2)2dx3【例8】解:dydxlncos(ex),求密In cos(ex)【例9】解:1 x、cos(ex) cos(e )e:sin1e xsin1(e x)求dydxsin1x(sin 1)xsin!e x1cos_xr)
32、xsin1 e x1 cos 。x【例10】y sin nx sin x ( n為常數(shù)),求-y . dx解:y (sin nx) sinnx + sin nx (sin nx)ncosnx sinnx+sin nx n sinn 1x (sin x)ncos nx sinx+nsinn 1x cosxn sinn 1x sin(n+1)x.【例11】 求函數(shù)y x3當(dāng)x 2, x 0. 02時(shí)的微分。解:先求函數(shù)在任意點(diǎn)x的微分,dy (x3) x 3x2 x。再求函數(shù)當(dāng)x 2, x 0. 02時(shí)的微分,dyx 2, x 0.023x2 xL 2, x 0.02 =3 22。.爐0.24?!?/p>
33、例 12】y e1 3xcos x,求 dy。解:應(yīng)用積的微分法則,得dy d(e1 3xcos x) cosxd(e1 3x) e1 3xd(cos x)(cosx)e1 3x( 3dx) e1 3x( sin xdx) e1 3x(3cos x sin x)dx?!纠?3】在括號(hào)中填入適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),使等式成立。解:(1)因?yàn)閐(x2) 2xdx,所以11xidx -Gdxx)221 2OTirhbMxdx。(1) d( ) xdx;(2) d( ) cos t dt。一般地,有d(_x2 C) xdx (C為任意常數(shù))。27函數(shù)的微分(2)因?yàn)?d(sin t) cos tdt,所以11 巾
34、cocos tdtdt1ddsSn 站)觀 1 sn t)。1因此 d(_sin t C) cos tdt (C為任意常數(shù))?!纠?4】解: dy2y ln(1exx2ed ln(1求dy丿, 。eex2)ed(x2)et 2xdx1 ex111 ex2ed(x2)11 ex2ex22xdx22xex彳 x21 edx.【例15】求函數(shù)yarcta n的微分。解:y1212x2x11 x2所以dy1y dx 2 dx1 x2【例16】設(shè)1 xe1 x,求1 x解:y e 1 x1 x)e1嚴(yán))1 X e 1X(1 x) (1 x)(1 x)2=e (1x)(1 x)3【例17】(對(duì)數(shù)求導(dǎo)法)設(shè)y x(s
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