Elementarmathematik Beispiele

$\cos (\arctan (4 x))$

Schritt 1

Zeichne ein Dreieck in die Ebene mit den Eckpunkten $(1, 4 x)$ , $(1, 0)$ und dem Ursprung. Dann ist $\arctan (4 x)$ der Winkel zwischen der positiven x-Achse und dem Strahl, der im Ursprung beginnt und durch $(1, 4 x)$ verläuft. Folglich ist $\cos (\arctan (4 x))$ $\frac{1}{\sqrt{1 + {(4 x)}^{2}}}$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 + {(4 x)}^{2}}}$

Schritt 2

Vereinfache den Nenner.

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Schritt 2.1

Wende die Produktregel auf $4 x$ an.

$\frac{1}{\sqrt{1 + 4^{2} x^{2}}}$

Schritt 2.2

Potenziere $4$ mit $2$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}$

Schritt 3

Mutltipliziere $\frac{1}{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}$ mit $\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 + 16 x^{2}}} \cdot \frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}$

Schritt 4

Vereinige und vereinfache den Nenner.

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Schritt 4.1

Mutltipliziere $\frac{1}{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}$ mit $\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}$ .

$\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{\sqrt{1 + 16 x^{2}} \sqrt{1 + 16 x^{2}}}$

Schritt 4.2

Potenziere $\sqrt{1 + 16 x^{2}}$ mit $1$ .

$\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}^{1} \sqrt{1 + 16 x^{2}}}$

Schritt 4.3

Potenziere $\sqrt{1 + 16 x^{2}}$ mit $1$ .

$\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}^{1} {\sqrt{1 + 16 x^{2}}}^{1}}$

Schritt 4.4

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

$\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}^{1 + 1}}$

Schritt 4.5

Addiere $1$ und $1$ .

$\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}^{2}}$

Schritt 4.6

Schreibe ${\sqrt{1 + 16 x^{2}}}^{2}$ als $1 + 16 x^{2}$ um.

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Schritt 4.6.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{1 + 16 x^{2}}$ als ${(1 + 16 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

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

Schritt 4.6.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{{(1 + 16 x^{2})}^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Schritt 4.6.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

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

Schritt 4.6.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 4.6.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 4.6.4.2

Forme den Ausdruck um.

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

Schritt 4.6.5

Vereinfache.

$\frac{\sqrt{1 + 16 x^{2}}}{1 + 16 x^{2}}$