Calcul infinitésimal Exemples

$\frac{3 - x e^{x}}{x + e^{x}}$

Étape 1

Différenciez en utilisant la règle du quotient qui indique que $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ est $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ où $f (x) = 3 - x e^{x}$ et $g (x) = x + e^{x}$ .

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

Étape 2

Différenciez.

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Étape 2.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $3 - x e^{x}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [3] + \frac{d}{d x} [- x e^{x}]$ .

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

Étape 2.2

Comme $3$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $3$ par rapport à $x$ est $0$ .

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

Étape 2.3

Additionnez $0$ et $\frac{d}{d x} [- x e^{x}]$ .

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

Étape 2.4

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- x e^{x}$ par rapport à $x$ est $- \frac{d}{d x} [x e^{x}]$ .

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

Étape 3

Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ est $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ où $f (x) = x$ et $g (x) = e^{x}$ .

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

Étape 4

Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ est $a^{x} \ln (a)$ où $a$ = $e$ .

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

Étape 5

Différenciez.

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Étape 5.1

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

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

Étape 5.2

Multipliez $e^{x}$ par $1$ .

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

Étape 5.3

Selon la règle de la somme, la dérivée de $x + e^{x}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [e^{x}]$ .

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

Étape 5.4

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

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

Étape 6

Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ est $a^{x} \ln (a)$ où $a$ = $e$ .

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

Étape 7

Simplifiez

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Étape 7.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 7.2

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 7.3

Simplifiez le numérateur.

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Étape 7.3.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 7.3.1.1

Développez $(x + e^{x}) (- x e^{x} - e^{x})$ à l’aide de la méthode FOIL.

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Étape 7.3.1.1.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 7.3.1.1.2

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 7.3.1.1.3

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 7.3.1.2

Simplifiez chaque terme.

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Étape 7.3.1.2.1

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 7.3.1.2.2

Multipliez $x$ par $x$ en additionnant les exposants.

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Étape 7.3.1.2.2.1

Déplacez $x$ .

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

Étape 7.3.1.2.2.2

Multipliez $x$ par $x$ .

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

Étape 7.3.1.2.3

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 7.3.1.2.4

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 7.3.1.2.5

Multipliez $e^{x}$ par $e^{x}$ en additionnant les exposants.

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Étape 7.3.1.2.5.1

Déplacez $e^{x}$ .

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

Étape 7.3.1.2.5.2

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

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

Étape 7.3.1.2.5.3

Additionnez $x$ et $x$ .

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

Étape 7.3.1.2.6

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 7.3.1.2.7

Multipliez $e^{x}$ par $e^{x}$ en additionnant les exposants.

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Étape 7.3.1.2.7.1

Déplacez $e^{x}$ .

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

Étape 7.3.1.2.7.2

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

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

Étape 7.3.1.2.7.3

Additionnez $x$ et $x$ .

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

Étape 7.3.1.3

Simplifiez chaque terme.

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Étape 7.3.1.3.1

Multipliez $- 1$ par $3$ .

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

Étape 7.3.1.3.2

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

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Étape 7.3.1.3.2.1

Multipliez $- 1$ par $- 1$ .

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

Étape 7.3.1.3.2.2

Multipliez $x$ par $1$ .

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

Étape 7.3.1.4

Développez $(- 3 + x e^{x}) (1 + e^{x})$ à l’aide de la méthode FOIL.

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Étape 7.3.1.4.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 7.3.1.4.2

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 7.3.1.4.3

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 7.3.1.5

Simplifiez chaque terme.

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Étape 7.3.1.5.1

Multipliez $- 3$ par $1$ .

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

Étape 7.3.1.5.2

Multipliez $x$ par $1$ .

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

Étape 7.3.1.5.3

Multipliez $e^{x}$ par $e^{x}$ en additionnant les exposants.

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Étape 7.3.1.5.3.1

Déplacez $e^{x}$ .

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

Étape 7.3.1.5.3.2

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

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

Étape 7.3.1.5.3.3

Additionnez $x$ et $x$ .

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

Étape 7.3.2

Associez les termes opposés dans $- x^{2} e^{x} - x e^{x} - e^{2 x} x - e^{2 x} - 3 - 3 e^{x} + x e^{x} + x e^{2 x}$ .

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Étape 7.3.2.1

Additionnez $- x e^{x}$ et $x e^{x}$ .

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

Étape 7.3.2.2

Additionnez $- x^{2} e^{x}$ et $0$ .

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

Étape 7.3.2.3

Réorganisez les facteurs dans les termes $- e^{2 x} x$ et $x e^{2 x}$ .

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

Étape 7.3.2.4

Additionnez $- e^{2 x} x$ et $e^{2 x} x$ .

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

Étape 7.3.2.5

Additionnez $- x^{2} e^{x}$ et $0$ .

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

Étape 7.4

Remettez les termes dans l’ordre.

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

Étape 7.5

Factorisez $- 1$ à partir de $- e^{x} x^{2}$ .

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

Étape 7.6

Réécrivez $- 3$ comme $- 1 (3)$ .

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

Étape 7.7

Factorisez $- 1$ à partir de $- (e^{x} x^{2}) - 1 (3)$ .

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

Étape 7.8

Factorisez $- 1$ à partir de $- e^{2 x}$ .

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

Étape 7.9

Factorisez $- 1$ à partir de $- (e^{x} x^{2} + 3) - (e^{2 x})$ .

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

Étape 7.10

Factorisez $- 1$ à partir de $- 3 e^{x}$ .

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

Étape 7.11

Factorisez $- 1$ à partir de $- (e^{x} x^{2} + 3 + e^{2 x}) - (3 e^{x})$ .

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

Étape 7.12

Réécrivez $- (e^{x} x^{2} + 3 + e^{2 x} + 3 e^{x})$ comme $- 1 (e^{x} x^{2} + 3 + e^{2 x} + 3 e^{x})$ .

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

Étape 7.13

Placez le signe moins devant la fraction.

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

Étape 7.14

Remettez les facteurs dans l’ordre dans $- \frac{e^{x} x^{2} + 3 + e^{2 x} + 3 e^{x}}{{(x + e^{x})}^{2}}$ .

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