Analysis Beispiele

$g (x) = {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{3}$

Schritt 1

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = x^{3}$ und $g (x) = \frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5}$ .

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Schritt 1.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u$ durch $\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5}$ .

$\frac{d}{d u} [u^{3}] \frac{d}{d x} [\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5}]$

Schritt 1.2

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

$3 u^{2} \frac{d}{d x} [\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5}]$

Schritt 1.3

Ersetze alle $u$ durch $\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5}$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{d}{d x} [\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5}]$

Schritt 2

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 $f (x) = 3 x^{2} - 1$ und $g (x) = 2 x + 5$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{(2 x + 5) \frac{d}{d x} [3 x^{2} - 1] - (3 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} [2 x + 5]}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3

Differenziere.

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Schritt 3.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $3 x^{2} - 1$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{(2 x + 5) (\frac{d}{d x} [3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]) - (3 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} [2 x + 5]}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.2

Da $3$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $3 x^{2}$ nach $x$ gleich $3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{(2 x + 5) (3 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]) - (3 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} [2 x + 5]}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.3

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

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{(2 x + 5) (3 (2 x) + \frac{d}{d x} [- 1]) - (3 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} [2 x + 5]}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.4

Mutltipliziere $2$ mit $3$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{(2 x + 5) (6 x + \frac{d}{d x} [- 1]) - (3 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} [2 x + 5]}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.5

Da $- 1$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 1$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{(2 x + 5) (6 x + 0) - (3 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} [2 x + 5]}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.6

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 3.6.1

Addiere $6 x$ und $0$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{(2 x + 5) (6 x) - (3 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} [2 x + 5]}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.6.2

Bringe $6$ auf die linke Seite von $2 x + 5$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{6 \cdot (2 x + 5) x - (3 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} [2 x + 5]}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.7

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $2 x + 5$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [5]$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{6 (2 x + 5) x - (3 x^{2} - 1) (\frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [5])}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.8

Da $2$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $2 x$ nach $x$ gleich $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{6 (2 x + 5) x - (3 x^{2} - 1) (2 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [5])}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.9

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

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{6 (2 x + 5) x - (3 x^{2} - 1) (2 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [5])}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.10

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{6 (2 x + 5) x - (3 x^{2} - 1) (2 + \frac{d}{d x} [5])}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.11

Da $5$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $5$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{6 (2 x + 5) x - (3 x^{2} - 1) (2 + 0)}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.12

Kombiniere Brüche.

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Schritt 3.12.1

Addiere $2$ und $0$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{6 (2 x + 5) x - (3 x^{2} - 1) \cdot 2}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.12.2

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$3 {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2} \frac{6 (2 x + 5) x - 2 (3 x^{2} - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 3.12.3

Kombiniere $\frac{6 (2 x + 5) x - 2 (3 x^{2} - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}}$ und $3$ .

$\frac{(6 (2 x + 5) x - 2 (3 x^{2} - 1)) \cdot 3}{{(2 x + 5)}^{2}} {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2}$

Schritt 3.12.4

Bringe $3$ auf die linke Seite von $6 (2 x + 5) x - 2 (3 x^{2} - 1)$ .

$\frac{3 \cdot (6 (2 x + 5) x - 2 (3 x^{2} - 1))}{{(2 x + 5)}^{2}} {(\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5})}^{2}$

Schritt 4

Vereinfache.

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Schritt 4.1

Wende die Produktregel auf $\frac{3 x^{2} - 1}{2 x + 5}$ an.

$\frac{3 (6 (2 x + 5) x - 2 (3 x^{2} - 1))}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.2

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{3 ((6 (2 x) + 6 \cdot 5) x - 2 (3 x^{2} - 1))}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.3

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{3 (6 (2 x) x + 6 \cdot 5 x - 2 (3 x^{2} - 1))}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.4

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{3 (6 (2 x) x + 6 \cdot 5 x - 2 (3 x^{2}) - 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.5

Wende das Distributivgesetz an.

$\frac{3 (6 (2 x) x) + 3 (6 \cdot 5 x) + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6

Vereine die Terme

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Schritt 4.6.1

Mutltipliziere $2$ mit $6$ .

$\frac{3 (12 x \cdot x) + 3 (6 \cdot 5 x) + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.2

Potenziere $x$ mit $1$ .

$\frac{3 (12 (x^{1} x)) + 3 (6 \cdot 5 x) + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.3

Potenziere $x$ mit $1$ .

$\frac{3 (12 (x^{1} x^{1})) + 3 (6 \cdot 5 x) + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.4

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

$\frac{3 (12 x^{1 + 1}) + 3 (6 \cdot 5 x) + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.5

Addiere $1$ und $1$ .

$\frac{3 (12 x^{2}) + 3 (6 \cdot 5 x) + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.6

Mutltipliziere $12$ mit $3$ .

$\frac{36 x^{2} + 3 (6 \cdot 5 x) + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.7

Mutltipliziere $6$ mit $5$ .

$\frac{36 x^{2} + 3 (30 x) + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.8

Mutltipliziere $30$ mit $3$ .

$\frac{36 x^{2} + 90 x + 3 (- 2 (3 x^{2})) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.9

Mutltipliziere $3$ mit $- 2$ .

$\frac{36 x^{2} + 90 x + 3 (- 6 x^{2}) + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.10

Mutltipliziere $- 6$ mit $3$ .

$\frac{36 x^{2} + 90 x - 18 x^{2} + 3 (- 2 \cdot - 1)}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.11

Mutltipliziere $- 2$ mit $- 1$ .

$\frac{36 x^{2} + 90 x - 18 x^{2} + 3 \cdot 2}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.12

Mutltipliziere $3$ mit $2$ .

$\frac{36 x^{2} + 90 x - 18 x^{2} + 6}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.13

Subtrahiere $18 x^{2}$ von $36 x^{2}$ .

$\frac{18 x^{2} + 90 x + 6}{{(2 x + 5)}^{2}} \cdot \frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.14

Mutltipliziere $\frac{18 x^{2} + 90 x + 6}{{(2 x + 5)}^{2}}$ mit $\frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2}}$ .

$\frac{(18 x^{2} + 90 x + 6) {(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2} {(2 x + 5)}^{2}}$

Schritt 4.6.15

Multipliziere ${(2 x + 5)}^{2}$ mit ${(2 x + 5)}^{2}$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 4.6.15.1

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

$\frac{(18 x^{2} + 90 x + 6) {(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{2 + 2}}$

Schritt 4.6.15.2

Addiere $2$ und $2$ .

$\frac{(18 x^{2} + 90 x + 6) {(3 x^{2} - 1)}^{2}}{{(2 x + 5)}^{4}}$

Schritt 4.7

Stelle die Terme um.

$\frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2} (18 x^{2} + 90 x + 6)}{{(2 x + 5)}^{4}}$

Schritt 4.8

Faktorisiere $6$ aus $18 x^{2} + 90 x + 6$ heraus.

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Schritt 4.8.1

Faktorisiere $6$ aus $18 x^{2}$ heraus.

$\frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2} (6 (3 x^{2}) + 90 x + 6)}{{(2 x + 5)}^{4}}$

Schritt 4.8.2

Faktorisiere $6$ aus $90 x$ heraus.

$\frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2} (6 (3 x^{2}) + 6 (15 x) + 6)}{{(2 x + 5)}^{4}}$

Schritt 4.8.3

Faktorisiere $6$ aus $6$ heraus.

$\frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2} (6 (3 x^{2}) + 6 (15 x) + 6 (1))}{{(2 x + 5)}^{4}}$

Schritt 4.8.4

Faktorisiere $6$ aus $6 (3 x^{2}) + 6 (15 x)$ heraus.

$\frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2} (6 (3 x^{2} + 15 x) + 6 (1))}{{(2 x + 5)}^{4}}$

Schritt 4.8.5

Faktorisiere $6$ aus $6 (3 x^{2} + 15 x) + 6 (1)$ heraus.

$\frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2} (6 (3 x^{2} + 15 x + 1))}{{(2 x + 5)}^{4}}$

$\frac{{(3 x^{2} - 1)}^{2} \cdot 6 (3 x^{2} + 15 x + 1)}{{(2 x + 5)}^{4}}$

Schritt 4.9

Bringe $6$ auf die linke Seite von ${(3 x^{2} - 1)}^{2}$ .

$\frac{6 {(3 x^{2} - 1)}^{2} (3 x^{2} + 15 x + 1)}{{(2 x + 5)}^{4}}$