Calcul infinitésimal Exemples

$f (x) = \frac{1 - x^{2}}{1 + x^{2}}$

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 $f (x) = 1 - x^{2}$ et $g (x) = 1 + x^{2}$ .

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

Étape 2

Différenciez.

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Étape 2.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $1 - x^{2}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- x^{2}]$ .

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

Étape 2.2

Comme $1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $1$ par rapport à $x$ est $0$ .

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

Étape 2.3

Additionnez $0$ et $\frac{d}{d x} [- x^{2}]$ .

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

Étape 2.4

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- x^{2}$ par rapport à $x$ est $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

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

Étape 2.5

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

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

Étape 2.6

Multipliez $2$ par $- 1$ .

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

Étape 2.7

Selon la règle de la somme, la dérivée de $1 + x^{2}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

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

Étape 2.8

Comme $1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $1$ par rapport à $x$ est $0$ .

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

Étape 2.9

Additionnez $0$ et $\frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

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

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 $n = 2$ .

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

Étape 2.11

Multipliez $2$ par $- 1$ .

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

Étape 3

Simplifiez

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Étape 3.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 3.2

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 3.3

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 3.4

Simplifiez le numérateur.

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Étape 3.4.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 3.4.1.1

Multipliez $- 2 x$ par $1$ .

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

Étape 3.4.1.2

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 3.4.1.3

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

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Étape 3.4.1.3.1

Déplacez $x$ .

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

Étape 3.4.1.3.2

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

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Étape 3.4.1.3.2.1

Élevez $x$ à la puissance $1$ .

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

Étape 3.4.1.3.2.2

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

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

Étape 3.4.1.3.3

Additionnez $1$ et $2$ .

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

Étape 3.4.1.4

Multipliez $- 2$ par $1$ .

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

Étape 3.4.1.5

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

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Étape 3.4.1.5.1

Déplacez $x$ .

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

Étape 3.4.1.5.2

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

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Étape 3.4.1.5.2.1

Élevez $x$ à la puissance $1$ .

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

Étape 3.4.1.5.2.2

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

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

Étape 3.4.1.5.3

Additionnez $1$ et $2$ .

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

Étape 3.4.1.6

Multipliez $- 1$ par $- 2$ .

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

Étape 3.4.2

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

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Étape 3.4.2.1

Additionnez $- 2 x^{3}$ et $2 x^{3}$ .

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

Étape 3.4.2.2

Additionnez $- 2 x - 2 x$ et $0$ .

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

Étape 3.4.3

Soustrayez $2 x$ de $- 2 x$ .

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

Étape 3.5

Placez le signe moins devant la fraction.

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