Analysis Beispiele

$y = x^{3 x}$

Schritt 1

Differenziere beide Seiten der Gleichung.

$\frac{d}{d x} (y) = \frac{d}{d x} (x^{3 x})$

Schritt 2

Die Ableitung von $y$ nach $x$ ist $y'$ .

$y'$

Schritt 3

Differenziere die rechte Seite der Gleichung.

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Schritt 3.1

Wende die Logarithmengesetze an, um die Ableitung zu vereinfachen.

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Schritt 3.1.1

Schreibe $x^{3 x}$ als $e^{\ln (x^{3 x})}$ um.

$\frac{d}{d x} [e^{\ln (x^{3 x})}]$

Schritt 3.1.2

Zerlege $\ln (x^{3 x})$ durch Herausziehen von $3 x$ aus dem Logarithmus.

$\frac{d}{d x} [e^{3 x \ln (x)}]$

Schritt 3.2

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = e^{x}$ und $g (x) = 3 x \ln (x)$ .

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Schritt 3.2.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u$ durch $3 x \ln (x)$ .

$\frac{d}{d u} [e^{u}] \frac{d}{d x} [3 x \ln (x)]$

Schritt 3.2.2

Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass $\frac{d}{d u} [a^{u}]$ gleich $a^{u} \ln (a)$ ist, wobei $a$ = $e$ .

$e^{u} \frac{d}{d x} [3 x \ln (x)]$

Schritt 3.2.3

Ersetze alle $u$ durch $3 x \ln (x)$ .

$e^{3 x \ln (x)} \frac{d}{d x} [3 x \ln (x)]$

Schritt 3.3

Da $3$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $3 x \ln (x)$ nach $x$ gleich $3 \frac{d}{d x} [x \ln (x)]$ .

$e^{3 x \ln (x)} (3 \frac{d}{d x} [x \ln (x)])$

Schritt 3.4

Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ gleich $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ ist mit $f (x) = x$ und $g (x) = \ln (x)$ .

$e^{3 x \ln (x)} (3 (x \frac{d}{d x} [\ln (x)] + \ln (x) \frac{d}{d x} [x]))$

Schritt 3.5

Die Ableitung von $\ln (x)$ nach $x$ ist $\frac{1}{x}$ .

$e^{3 x \ln (x)} (3 (x \frac{1}{x} + \ln (x) \frac{d}{d x} [x]))$

Schritt 3.6

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel.

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Schritt 3.6.1

Kombiniere $x$ und $\frac{1}{x}$ .

$e^{3 x \ln (x)} (3 (\frac{x}{x} + \ln (x) \frac{d}{d x} [x]))$

Schritt 3.6.2

Kürze den gemeinsamen Faktor von $x$ .

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Schritt 3.6.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$e^{3 x \ln (x)} (3 (\frac{x}{x} + \ln (x) \frac{d}{d x} [x]))$

Schritt 3.6.2.2

Forme den Ausdruck um.

$e^{3 x \ln (x)} (3 (1 + \ln (x) \frac{d}{d x} [x]))$

Schritt 3.6.3

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

$e^{3 x \ln (x)} (3 (1 + \ln (x) \cdot 1))$

Schritt 3.6.4

Mutltipliziere $\ln (x)$ mit $1$ .

$e^{3 x \ln (x)} (3 (1 + \ln (x)))$

Schritt 3.7

Vereinfache.

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Schritt 3.7.1

Wende das Distributivgesetz an.

$e^{3 x \ln (x)} (3 \cdot 1 + 3 \ln (x))$

Schritt 3.7.2

Wende das Distributivgesetz an.

$e^{3 x \ln (x)} (3 \cdot 1) + e^{3 x \ln (x)} (3 \ln (x))$

Schritt 3.7.3

Vereine die Terme

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Schritt 3.7.3.1

Mutltipliziere $3$ mit $1$ .

$e^{3 x \ln (x)} \cdot 3 + e^{3 x \ln (x)} (3 \ln (x))$

Schritt 3.7.3.2

Bringe $3$ auf die linke Seite von $e^{3 x \ln (x)}$ .

$3 e^{3 x \ln (x)} + e^{3 x \ln (x)} (3 \ln (x))$

Schritt 3.7.4

Stelle die Terme um.

$3 e^{3 x \ln (x)} \ln (x) + 3 e^{3 x \ln (x)}$

Schritt 4

Forme die Gleichung um durch Gleichsetzen der linken Seite mit der rechten Seite.

$y' = 3 e^{3 x \ln (x)} \ln (x) + 3 e^{3 x \ln (x)}$

Schritt 5

Ersetze $y'$ durch $\frac{d y}{d x}$ .

$\frac{d y}{d x} = 3 e^{3 x \ln (x)} \ln (x) + 3 e^{3 x \ln (x)}$