Calcul infinitésimal Exemples

$y = (\sqrt{x} + 1) e^{- 2 x}$

Étape 1

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

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

Étape 2

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

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

Étape 3

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

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Étape 3.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u$ comme $- 2 x$ .

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

Étape 3.2

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

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

Étape 3.3

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $- 2 x$ .

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

Étape 4

Différenciez.

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Étape 4.1

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

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

Étape 4.2

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

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

Étape 4.3

Simplifiez l’expression.

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Étape 4.3.1

Multipliez $- 2$ par $1$ .

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

Étape 4.3.2

Déplacez $- 2$ à gauche de $(x^{\frac{1}{2}} + 1) e^{- 2 x}$ .

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

Étape 4.4

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

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

Étape 4.5

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

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

Étape 5

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

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

Étape 6

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

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

Étape 7

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 8

Simplifiez le numérateur.

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Étape 8.1

Multipliez $- 1$ par $2$ .

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

Étape 8.2

Soustrayez $2$ de $1$ .

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

Étape 9

Associez les fractions.

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Étape 9.1

Placez le signe moins devant la fraction.

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

Étape 9.2

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

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

Étape 9.3

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

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

Étape 10

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

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

Étape 11

Associez les fractions.

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Étape 11.1

Additionnez $\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}}$ et $0$ .

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

Étape 11.2

Associez $e^{- 2 x}$ et $\frac{1}{2 x^{\frac{1}{2}}}$ .

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

Étape 12

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

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

Étape 13

Associez $- 2 (x^{\frac{1}{2}} + 1) e^{- 2 x}$ et $\frac{2 x^{\frac{1}{2}}}{2 x^{\frac{1}{2}}}$ .

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

Étape 14

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 15

Multipliez $2$ par $- 2$ .

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

Étape 16

Simplifiez

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Étape 16.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 16.2

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 16.3

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{- 4 x^{\frac{1}{2}} e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}} - 4 \cdot 1 e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}} + e^{- 2 x}}{2 x^{\frac{1}{2}}}$

Étape 16.4

Simplifiez chaque terme.

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Étape 16.4.1

Multipliez $x^{\frac{1}{2}}$ par $x^{\frac{1}{2}}$ en additionnant les exposants.

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Étape 16.4.1.1

Déplacez $x^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 16.4.1.2

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

$\frac{- 4 x^{\frac{1}{2} + \frac{1}{2}} e^{- 2 x} - 4 \cdot 1 e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}} + e^{- 2 x}}{2 x^{\frac{1}{2}}}$

Étape 16.4.1.3

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{- 4 x^{\frac{1 + 1}{2}} e^{- 2 x} - 4 \cdot 1 e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}} + e^{- 2 x}}{2 x^{\frac{1}{2}}}$

Étape 16.4.1.4

Additionnez $1$ et $1$ .

$\frac{- 4 x^{\frac{2}{2}} e^{- 2 x} - 4 \cdot 1 e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}} + e^{- 2 x}}{2 x^{\frac{1}{2}}}$

Étape 16.4.1.5

Divisez $2$ par $2$ .

$\frac{- 4 x^{1} e^{- 2 x} - 4 \cdot 1 e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}} + e^{- 2 x}}{2 x^{\frac{1}{2}}}$

Étape 16.4.2

Simplifiez $- 4 x^{1} e^{- 2 x}$ .

$\frac{- 4 x e^{- 2 x} - 4 \cdot 1 e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}} + e^{- 2 x}}{2 x^{\frac{1}{2}}}$

Étape 16.4.3

Multipliez $- 4$ par $1$ .

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

Étape 16.5

Remettez les termes dans l’ordre.

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

Étape 16.6

Factorisez $e^{- 2 x}$ à partir de $- 4 e^{- 2 x} x - 4 e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}} + e^{- 2 x}$ .

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Étape 16.6.1

Factorisez $e^{- 2 x}$ à partir de $- 4 e^{- 2 x} x$ .

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

Étape 16.6.2

Factorisez $e^{- 2 x}$ à partir de $- 4 e^{- 2 x} x^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 16.6.3

Multipliez par $1$ .

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

Étape 16.6.4

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

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

Étape 16.6.5

Factorisez $e^{- 2 x}$ à partir de $e^{- 2 x} (- 4 x - 4 x^{\frac{1}{2}}) + e^{- 2 x} \cdot 1$ .

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

Étape 16.7

Factorisez $- 1$ à partir de $- 4 x$ .

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

Étape 16.8

Factorisez $- 1$ à partir de $- 4 x^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 16.9

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

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

Étape 16.10

Réécrivez $1$ comme $- 1 (- 1)$ .

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

Étape 16.11

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

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

Étape 16.12

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

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

Étape 16.13

Placez le signe moins devant la fraction.

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