Calcul infinitésimal Exemples

$f (x) = \frac{4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5}{x^{3}}$

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 $f (x) = 4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5$ et $g (x) = x^{3}$ .

$\frac{x^{3} \frac{d}{d x} [4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5] - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{{(x^{3})}^{2}}$

Étape 2

Différenciez.

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Étape 2.1

Multipliez les exposants dans ${(x^{3})}^{2}$ .

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Étape 2.1.1

Appliquez la règle de puissance et multipliez les exposants, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{x^{3} \frac{d}{d x} [4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5] - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{3 \cdot 2}}$

Étape 2.1.2

Multipliez $3$ par $2$ .

$\frac{x^{3} \frac{d}{d x} [4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5] - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [4 x^{4}] + \frac{d}{d x} [7 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]$ .

$\frac{x^{3} (\frac{d}{d x} [4 x^{4}] + \frac{d}{d x} [7 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.3

Comme $4$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $4 x^{4}$ par rapport à $x$ est $4 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$\frac{x^{3} (4 \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [7 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.4

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 4$ .

$\frac{x^{3} (4 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [7 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.5

Multipliez $4$ par $4$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + \frac{d}{d x} [7 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.6

Comme $7$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $7 x^{3}$ par rapport à $x$ est $7 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 7 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.7

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 3$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 7 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.8

Multipliez $3$ par $7$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.9

Comme $- 3$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 3 x^{2}$ par rapport à $x$ est $- 3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 3 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.10

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 2$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 3 (2 x) + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.11

Multipliez $2$ par $- 3$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x + \frac{d}{d x} [- 4 x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.12

Comme $- 4$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 4 x$ par rapport à $x$ est $- 4 \frac{d}{d x} [x]$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.13

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

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.14

Multipliez $- 4$ par $1$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4 + \frac{d}{d x} [5]) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.15

Comme $5$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $5$ par rapport à $x$ est $0$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4 + 0) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.16

Additionnez $16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4$ et $0$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) \frac{d}{d x} [x^{3}]}{x^{6}}$

Étape 2.17

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 3$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4) - (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) (3 x^{2})}{x^{6}}$

Étape 2.18

Simplifiez en factorisant.

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Étape 2.18.1

Multipliez $3$ par $- 1$ .

$\frac{x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4) - 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) x^{2}}{x^{6}}$

Étape 2.18.2

Factorisez $x^{2}$ à partir de $x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4) - 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) x^{2}$ .

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Étape 2.18.2.1

Factorisez $x^{2}$ à partir de $x^{3} (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4)$ .

$\frac{x^{2} (x (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4)) - 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) x^{2}}{x^{6}}$

Étape 2.18.2.2

Factorisez $x^{2}$ à partir de $- 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5) x^{2}$ .

$\frac{x^{2} (x (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4)) + x^{2} (- 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5))}{x^{6}}$

Étape 2.18.2.3

Factorisez $x^{2}$ à partir de $x^{2} (x (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4)) + x^{2} (- 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5))$ .

$\frac{x^{2} (x (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4) - 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5))}{x^{6}}$

Étape 3

Annulez les facteurs communs.

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Étape 3.1

Factorisez $x^{2}$ à partir de $x^{6}$ .

$\frac{x^{2} (x (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4) - 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5))}{x^{2} x^{4}}$

Étape 3.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{x^{2} (x (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4) - 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5))}{x^{2} x^{4}}$

Étape 3.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{x (16 x^{3} + 21 x^{2} - 6 x - 4) - 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5)}{x^{4}}$

Étape 4

Simplifiez

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Étape 4.1

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{x (16 x^{3}) + x (21 x^{2}) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4} + 7 x^{3} - 3 x^{2} - 4 x + 5)}{x^{4}}$

Étape 4.2

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{x (16 x^{3}) + x (21 x^{2}) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3

Simplifiez le numérateur.

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Étape 4.3.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 4.3.1.1

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

$\frac{16 x \cdot x^{3} + x (21 x^{2}) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.2

Multipliez $x$ par $x^{3}$ en additionnant les exposants.

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Étape 4.3.1.2.1

Déplacez $x^{3}$ .

$\frac{16 (x^{3} x) + x (21 x^{2}) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.2.2

Multipliez $x^{3}$ par $x$ .

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Étape 4.3.1.2.2.1

Élevez $x$ à la puissance $1$ .

$\frac{16 (x^{3} x^{1}) + x (21 x^{2}) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.2.2.2

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

$\frac{16 x^{3 + 1} + x (21 x^{2}) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.2.3

Additionnez $3$ et $1$ .

$\frac{16 x^{4} + x (21 x^{2}) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.3

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

$\frac{16 x^{4} + 21 x \cdot x^{2} + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.4

Multipliez $x$ par $x^{2}$ en additionnant les exposants.

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Étape 4.3.1.4.1

Déplacez $x^{2}$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 (x^{2} x) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.4.2

Multipliez $x^{2}$ par $x$ .

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Étape 4.3.1.4.2.1

Élevez $x$ à la puissance $1$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 (x^{2} x^{1}) + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.4.2.2

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

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{2 + 1} + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.4.3

Additionnez $2$ et $1$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} + x (- 6 x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.5

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x \cdot x + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.6

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

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Étape 4.3.1.6.1

Déplacez $x$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 (x \cdot x) + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.6.2

Multipliez $x$ par $x$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x^{2} + x \cdot - 4 - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.7

Déplacez $- 4$ à gauche de $x$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x^{2} - 4 \cdot x - 3 (4 x^{4}) - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.8

Multipliez $4$ par $- 3$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4} - 3 (7 x^{3}) - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.9

Multipliez $7$ par $- 3$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4} - 21 x^{3} - 3 (- 3 x^{2}) - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.10

Multipliez $- 3$ par $- 3$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4} - 21 x^{3} + 9 x^{2} - 3 (- 4 x) - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.11

Multipliez $- 4$ par $- 3$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4} - 21 x^{3} + 9 x^{2} + 12 x - 3 \cdot 5}{x^{4}}$

Étape 4.3.1.12

Multipliez $- 3$ par $5$ .

$\frac{16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4} - 21 x^{3} + 9 x^{2} + 12 x - 15}{x^{4}}$

Étape 4.3.2

Associez les termes opposés dans $16 x^{4} + 21 x^{3} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4} - 21 x^{3} + 9 x^{2} + 12 x - 15$ .

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Étape 4.3.2.1

Soustrayez $21 x^{3}$ de $21 x^{3}$ .

$\frac{16 x^{4} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4} + 0 + 9 x^{2} + 12 x - 15}{x^{4}}$

Étape 4.3.2.2

Additionnez $16 x^{4} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4}$ et $0$ .

$\frac{16 x^{4} - 6 x^{2} - 4 x - 12 x^{4} + 9 x^{2} + 12 x - 15}{x^{4}}$

Étape 4.3.3

Soustrayez $12 x^{4}$ de $16 x^{4}$ .

$\frac{4 x^{4} - 6 x^{2} - 4 x + 9 x^{2} + 12 x - 15}{x^{4}}$

Étape 4.3.4

Additionnez $- 6 x^{2}$ et $9 x^{2}$ .

$\frac{4 x^{4} + 3 x^{2} - 4 x + 12 x - 15}{x^{4}}$

Étape 4.3.5

Additionnez $- 4 x$ et $12 x$ .

$\frac{4 x^{4} + 3 x^{2} + 8 x - 15}{x^{4}}$