Calcul infinitésimal Exemples

$\frac{r}{\sqrt{r^{2} + 4}}$

Étape 1

Utilisez $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ pour réécrire $\sqrt{r^{2} + 4}$ comme ${(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{d}{d r} [\frac{r}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}]$

Étape 2

Différenciez en utilisant la règle du quotient qui indique que $\frac{d}{d r} [\frac{f (r)}{g (r)}]$ est $\frac{g (r) \frac{d}{d r} [f (r)] - f (r) \frac{d}{d r} [g (r)]}{{g (r)}^{2}}$ où $f (r) = r$ et $g (r) = {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d r} [r] - r \frac{d}{d r} [{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}]}{{({(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Étape 3

Multipliez les exposants dans ${({(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}})}^{2}$ .

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Étape 3.1

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

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d r} [r] - r \frac{d}{d r} [{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}]}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Étape 3.2

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 3.2.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d r} [r] - r \frac{d}{d r} [{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}]}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Étape 3.2.2

Réécrivez l’expression.

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d r} [r] - r \frac{d}{d r} [{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}]}{{(r^{2} + 4)}^{1}}$

Étape 4

Simplifiez

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d r} [r] - r \frac{d}{d r} [{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}]}{r^{2} + 4}$

Étape 5

Différenciez en utilisant la règle de puissance.

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Étape 5.1

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

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 - r \frac{d}{d r} [{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}]}{r^{2} + 4}$

Étape 5.2

Multipliez ${(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ par $1$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r \frac{d}{d r} [{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}]}{r^{2} + 4}$

Étape 6

Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que $\frac{d}{d r} [f (g (r))]$ est $f' (g (r)) g' (r)$ où $f (r) = r^{\frac{1}{2}}$ et $g (r) = r^{2} + 4$ .

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Étape 6.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u$ comme $r^{2} + 4$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 6.2

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

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 6.3

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $r^{2} + 4$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2} {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 7

Pour écrire $- 1$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2}{2}$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2} {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 8

Associez $- 1$ et $\frac{2}{2}$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2} {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 9

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2} {(r^{2} + 4)}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 10

Simplifiez le numérateur.

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Étape 10.1

Multipliez $- 1$ par $2$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2} {(r^{2} + 4)}^{\frac{1 - 2}{2}} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 10.2

Soustrayez $2$ de $1$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2} {(r^{2} + 4)}^{\frac{- 1}{2}} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 11

Associez les fractions.

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Étape 11.1

Placez le signe moins devant la fraction.

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2} {(r^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2}} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 11.2

Associez $\frac{1}{2}$ et ${(r^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2}}$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{{(r^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2}}}{2} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 11.3

Placez ${(r^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2}}$ sur le dénominateur en utilisant la règle de l’exposant négatif $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - r (\frac{1}{2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4])}{r^{2} + 4}$

Étape 11.4

Associez $\frac{1}{2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}$ et $r$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - \frac{r}{2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d r} [r^{2} + 4]}{r^{2} + 4}$

Étape 12

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

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - \frac{r}{2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}} (\frac{d}{d r} [r^{2}] + \frac{d}{d r} [4])}{r^{2} + 4}$

Étape 13

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

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - \frac{r}{2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}} (2 r + \frac{d}{d r} [4])}{r^{2} + 4}$

Étape 14

Comme $4$ est constant par rapport à $r$ , la dérivée de $4$ par rapport à $r$ est $0$ .

$\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}} - \frac{r}{2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}} (2 r + 0)}{r^{2} + 4}$

Étape 15

Associez les fractions.

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Étape 15.1

Additionnez $2 r$ et $0$ .

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

Étape 15.2

Multipliez $2$ par $- 1$ .

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

Étape 15.3

Associez $- 2$ et $\frac{r}{2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}$ .

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

Étape 15.4

Associez $\frac{- 2 r}{2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}$ et $r$ .

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

Étape 16

Élevez $r$ à la puissance $1$ .

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

Étape 17

Élevez $r$ à la puissance $1$ .

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

Étape 18

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

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

Étape 19

Additionnez $1$ et $1$ .

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

Étape 20

Factorisez $2$ à partir de $- 2 r^{2}$ .

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

Étape 21

Annulez les facteurs communs.

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Étape 21.1

Factorisez $2$ à partir de $2 {(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 21.2

Annulez le facteur commun.

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

Étape 21.3

Réécrivez l’expression.

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

Étape 22

Placez le signe moins devant la fraction.

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

Étape 23

Pour écrire ${(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}$ .

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

Étape 24

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 25

Multipliez ${(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ par ${(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ en additionnant les exposants.

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Étape 25.1

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

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

Étape 25.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 25.3

Additionnez $1$ et $1$ .

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

Étape 25.4

Divisez $2$ par $2$ .

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

Étape 26

Simplifiez ${(r^{2} + 4)}^{1}$ .

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

Étape 27

Soustrayez $r^{2}$ de $r^{2}$ .

$\frac{\frac{0 + 4}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}}{r^{2} + 4}$

Étape 28

Additionnez $0$ et $4$ .

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

Étape 29

Réécrivez $\frac{\frac{4}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}}{r^{2} + 4}$ comme un produit.

$\frac{4}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{1}{r^{2} + 4}$

Étape 30

Multipliez $\frac{4}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}$ par $\frac{1}{r^{2} + 4}$ .

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

Étape 31

Multipliez ${(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ par $r^{2} + 4$ en additionnant les exposants.

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Étape 31.1

Multipliez ${(r^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}$ par $r^{2} + 4$ .

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Étape 31.1.1

Élevez $r^{2} + 4$ à la puissance $1$ .

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

Étape 31.1.2

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

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

Étape 31.2

Écrivez $1$ comme une fraction avec un dénominateur commun.

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

Étape 31.3

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 31.4

Additionnez $1$ et $2$ .

$\frac{4}{{(r^{2} + 4)}^{\frac{3}{2}}}$