Cálculo Ejemplos

$\frac{5 - x e^{x}}{x + e^{x}}$

Paso 1

Diferencia con la regla del cociente, que establece que $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ es $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ donde $f (x) = 5 - x e^{x}$ y $g (x) = x + e^{x}$ .

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

Paso 2

Diferencia.

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Paso 2.1

Según la regla de la suma, la derivada de $5 - x e^{x}$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [5] + \frac{d}{d x} [- x e^{x}]$ .

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

Paso 2.2

Como $5$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $5$ con respecto a $x$ es $0$ .

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

Paso 2.3

Suma $0$ y $\frac{d}{d x} [- x e^{x}]$ .

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

Paso 2.4

Como $- 1$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- x e^{x}$ con respecto a $x$ es $- \frac{d}{d x} [x e^{x}]$ .

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

Paso 3

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x$ y $g (x) = e^{x}$ .

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

Paso 4

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

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

Paso 5

Diferencia.

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Paso 5.1

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

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

Paso 5.2

Multiplica $e^{x}$ por $1$ .

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

Paso 5.3

Según la regla de la suma, la derivada de $x + e^{x}$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [e^{x}]$ .

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

Paso 5.4

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

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

Paso 6

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

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

Paso 7

Simplifica.

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Paso 7.1

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 7.2

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 7.3

Simplifica el numerador.

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Paso 7.3.1

Simplifica cada término.

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Paso 7.3.1.1

Expande $(x + e^{x}) (- x e^{x} - e^{x})$ con el método PEIU (primero, exterior, interior, ultimo).

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Paso 7.3.1.1.1

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 7.3.1.1.2

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 7.3.1.1.3

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 7.3.1.2

Simplifica cada término.

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Paso 7.3.1.2.1

Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.

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

Paso 7.3.1.2.2

Multiplica $x$ por $x$ sumando los exponentes.

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Paso 7.3.1.2.2.1

Mueve $x$ .

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

Paso 7.3.1.2.2.2

Multiplica $x$ por $x$ .

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

Paso 7.3.1.2.3

Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.

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

Paso 7.3.1.2.4

Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.

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

Paso 7.3.1.2.5

Multiplica $e^{x}$ por $e^{x}$ sumando los exponentes.

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Paso 7.3.1.2.5.1

Mueve $e^{x}$ .

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

Paso 7.3.1.2.5.2

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

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

Paso 7.3.1.2.5.3

Suma $x$ y $x$ .

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

Paso 7.3.1.2.6

Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.

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

Paso 7.3.1.2.7

Multiplica $e^{x}$ por $e^{x}$ sumando los exponentes.

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Paso 7.3.1.2.7.1

Mueve $e^{x}$ .

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

Paso 7.3.1.2.7.2

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

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

Paso 7.3.1.2.7.3

Suma $x$ y $x$ .

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

Paso 7.3.1.3

Simplifica cada término.

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Paso 7.3.1.3.1

Multiplica $- 1$ por $5$ .

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

Paso 7.3.1.3.2

Multiplica $- (- x e^{x})$ .

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Paso 7.3.1.3.2.1

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

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

Paso 7.3.1.3.2.2

Multiplica $x$ por $1$ .

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

Paso 7.3.1.4

Expande $(- 5 + x e^{x}) (1 + e^{x})$ con el método PEIU (primero, exterior, interior, ultimo).

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Paso 7.3.1.4.1

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 7.3.1.4.2

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 7.3.1.4.3

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 7.3.1.5

Simplifica cada término.

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Paso 7.3.1.5.1

Multiplica $- 5$ por $1$ .

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

Paso 7.3.1.5.2

Multiplica $x$ por $1$ .

$\frac{- x^{2} e^{x} - x e^{x} - e^{2 x} x - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x} + x e^{x} + x e^{x} e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.3.1.5.3

Multiplica $e^{x}$ por $e^{x}$ sumando los exponentes.

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Paso 7.3.1.5.3.1

Mueve $e^{x}$ .

$\frac{- x^{2} e^{x} - x e^{x} - e^{2 x} x - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x} + x e^{x} + x (e^{x} e^{x})}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.3.1.5.3.2

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$\frac{- x^{2} e^{x} - x e^{x} - e^{2 x} x - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x} + x e^{x} + x e^{x + x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.3.1.5.3.3

Suma $x$ y $x$ .

$\frac{- x^{2} e^{x} - x e^{x} - e^{2 x} x - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x} + x e^{x} + x e^{2 x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.3.2

Combina los términos opuestos en $- x^{2} e^{x} - x e^{x} - e^{2 x} x - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x} + x e^{x} + x e^{2 x}$ .

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Paso 7.3.2.1

Suma $- x e^{x}$ y $x e^{x}$ .

$\frac{- x^{2} e^{x} + 0 - e^{2 x} x - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x} + x e^{2 x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.3.2.2

Suma $- x^{2} e^{x}$ y $0$ .

$\frac{- x^{2} e^{x} - e^{2 x} x - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x} + x e^{2 x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.3.2.3

Reordena los factores en los términos $- e^{2 x} x$ y $x e^{2 x}$ .

$\frac{- x^{2} e^{x} - e^{2 x} x - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x} + e^{2 x} x}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.3.2.4

Suma $- e^{2 x} x$ y $e^{2 x} x$ .

$\frac{- x^{2} e^{x} + 0 - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.3.2.5

Suma $- x^{2} e^{x}$ y $0$ .

$\frac{- x^{2} e^{x} - e^{2 x} - 5 - 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.4

Reordena los términos.

$\frac{- e^{x} x^{2} - 5 - e^{2 x} - 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.5

Factoriza $- 1$ de $- e^{x} x^{2}$ .

$\frac{- (e^{x} x^{2}) - 5 - e^{2 x} - 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.6

Reescribe $- 5$ como $- 1 (5)$ .

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

Paso 7.7

Factoriza $- 1$ de $- (e^{x} x^{2}) - 1 (5)$ .

$\frac{- (e^{x} x^{2} + 5) - e^{2 x} - 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.8

Factoriza $- 1$ de $- e^{2 x}$ .

$\frac{- (e^{x} x^{2} + 5) - (e^{2 x}) - 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.9

Factoriza $- 1$ de $- (e^{x} x^{2} + 5) - (e^{2 x})$ .

$\frac{- (e^{x} x^{2} + 5 + e^{2 x}) - 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.10

Factoriza $- 1$ de $- 5 e^{x}$ .

$\frac{- (e^{x} x^{2} + 5 + e^{2 x}) - (5 e^{x})}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.11

Factoriza $- 1$ de $- (e^{x} x^{2} + 5 + e^{2 x}) - (5 e^{x})$ .

$\frac{- (e^{x} x^{2} + 5 + e^{2 x} + 5 e^{x})}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.12

Reescribe $- (e^{x} x^{2} + 5 + e^{2 x} + 5 e^{x})$ como $- 1 (e^{x} x^{2} + 5 + e^{2 x} + 5 e^{x})$ .

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

Paso 7.13

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$- \frac{e^{x} x^{2} + 5 + e^{2 x} + 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$

Paso 7.14

Reordena los factores en $- \frac{e^{x} x^{2} + 5 + e^{2 x} + 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$ .

$- \frac{x^{2} e^{x} + 5 + e^{2 x} + 5 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$