Analysis Beispiele

$\frac{x^{3}}{x^{2} - 16}$

Schritt 1

Differenziere unter Anwendung der Quotientenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ gleich $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ ist mit $f (x) = x^{3}$ und $g (x) = x^{2} - 16$ .

$\frac{(x^{2} - 16) \frac{d}{d x} [x^{3}] - x^{3} \frac{d}{d x} [x^{2} - 16]}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 2

Differenziere.

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Schritt 2.1

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 3$ .

$\frac{(x^{2} - 16) (3 x^{2}) - x^{3} \frac{d}{d x} [x^{2} - 16]}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 2.2

Bringe $3$ auf die linke Seite von $x^{2} - 16$ .

$\frac{3 \cdot (x^{2} - 16) x^{2} - x^{3} \frac{d}{d x} [x^{2} - 16]}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 2.3

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x^{2} - 16$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 16]$ .

$\frac{3 (x^{2} - 16) x^{2} - x^{3} (\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 16])}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 2.4

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 2$ .

$\frac{3 (x^{2} - 16) x^{2} - x^{3} (2 x + \frac{d}{d x} [- 16])}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 2.5

Da $- 16$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 16$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$\frac{3 (x^{2} - 16) x^{2} - x^{3} (2 x + 0)}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 2.6

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 2.6.1

Addiere $2 x$ und $0$ .

$\frac{3 (x^{2} - 16) x^{2} - x^{3} (2 x)}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 2.6.2

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$\frac{3 (x^{2} - 16) x^{2} - 2 x^{3} x}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 3

Potenziere $x$ mit $1$ .

$\frac{3 (x^{2} - 16) x^{2} - 2 (x^{1} x^{3})}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 4

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$\frac{3 (x^{2} - 16) x^{2} - 2 x^{1 + 3}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 5

Addiere $1$ und $3$ .

$\frac{3 (x^{2} - 16) x^{2} - 2 x^{4}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6

Vereinfache.

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Schritt 6.1

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{(3 x^{2} + 3 \cdot - 16) x^{2} - 2 x^{4}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.2

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{3 x^{2} x^{2} + 3 \cdot - 16 x^{2} - 2 x^{4}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.3

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 6.3.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 6.3.1.1

Multipliziere $x^{2}$ mit $x^{2}$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 6.3.1.1.1

Bewege $x^{2}$ .

$\frac{3 (x^{2} x^{2}) + 3 \cdot - 16 x^{2} - 2 x^{4}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.3.1.1.2

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$\frac{3 x^{2 + 2} + 3 \cdot - 16 x^{2} - 2 x^{4}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.3.1.1.3

Addiere $2$ und $2$ .

$\frac{3 x^{4} + 3 \cdot - 16 x^{2} - 2 x^{4}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.3.1.2

Mutltipliziere $3$ mit $- 16$ .

$\frac{3 x^{4} - 48 x^{2} - 2 x^{4}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.3.2

Subtrahiere $2 x^{4}$ von $3 x^{4}$ .

$\frac{x^{4} - 48 x^{2}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.4

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{4} - 48 x^{2}$ heraus.

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Schritt 6.4.1

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{4}$ heraus.

$\frac{x^{2} x^{2} - 48 x^{2}}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.4.2

Faktorisiere $x^{2}$ aus $- 48 x^{2}$ heraus.

$\frac{x^{2} x^{2} + x^{2} \cdot - 48}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.4.3

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{2} x^{2} + x^{2} \cdot - 48$ heraus.

$\frac{x^{2} (x^{2} - 48)}{{(x^{2} - 16)}^{2}}$

Schritt 6.5

Vereinfache den Nenner.

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Schritt 6.5.1

Schreibe $16$ als $4^{2}$ um.

$\frac{x^{2} (x^{2} - 48)}{{(x^{2} - 4^{2})}^{2}}$

Schritt 6.5.2

Da beide Terme perfekte Quadrate sind, faktorisiere durch Anwendung der dritten binomischen Formel, $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ , mit $a = x$ und $b = 4$ .

$\frac{x^{2} (x^{2} - 48)}{{((x + 4) (x - 4))}^{2}}$

Schritt 6.5.3

Wende die Produktregel auf $(x + 4) (x - 4)$ an.

$\frac{x^{2} (x^{2} - 48)}{{(x + 4)}^{2} {(x - 4)}^{2}}$