Calcul infinitésimal Exemples

$y = \sqrt{\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}}$

Étape 1

Utilisez $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ pour réécrire $\sqrt{\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}}$ comme ${(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{1}{2}}$ .

$y = {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{1}{2}}$

Étape 2

Différenciez les deux côtés de l’équation.

$\frac{d}{d x} (y) = \frac{d}{d x} ({(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{1}{2}})$

Étape 3

La dérivée de $y$ par rapport à $x$ est $y'$ .

$y'$

Étape 4

Différenciez le côté droit de l’équation.

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Étape 4.1

Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ est $f' (g (x)) g' (x)$ où $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ et $g (x) = \frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}$ .

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Étape 4.1.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u$ comme $\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}$ .

$\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.1.2

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

$\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.1.3

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}$ .

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.2

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.3

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.4

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.5

Simplifiez le numérateur.

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Étape 4.5.1

Multipliez $- 1$ par $2$ .

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{1 - 2}{2}} \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.5.2

Soustrayez $2$ de $1$ .

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{\frac{- 1}{2}} \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.6

Placez le signe moins devant la fraction.

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4}]$

Étape 4.7

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{(x^{2} + 4) \frac{d}{d x} [x^{2} - 5] - (x^{2} - 5) \frac{d}{d x} [x^{2} + 4]}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8

Différenciez.

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Étape 4.8.1

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{(x^{2} + 4) (\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 5]) - (x^{2} - 5) \frac{d}{d x} [x^{2} + 4]}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.2

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{(x^{2} + 4) (2 x + \frac{d}{d x} [- 5]) - (x^{2} - 5) \frac{d}{d x} [x^{2} + 4]}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.3

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{(x^{2} + 4) (2 x + 0) - (x^{2} - 5) \frac{d}{d x} [x^{2} + 4]}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.4

Simplifiez l’expression.

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Étape 4.8.4.1

Additionnez $2 x$ et $0$ .

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{(x^{2} + 4) (2 x) - (x^{2} - 5) \frac{d}{d x} [x^{2} + 4]}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.4.2

Déplacez $2$ à gauche de $x^{2} + 4$ .

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{2 \cdot (x^{2} + 4) x - (x^{2} - 5) \frac{d}{d x} [x^{2} + 4]}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.5

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{2 (x^{2} + 4) x - (x^{2} - 5) (\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [4])}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.6

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{2 (x^{2} + 4) x - (x^{2} - 5) (2 x + \frac{d}{d x} [4])}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.7

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

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{2 (x^{2} + 4) x - (x^{2} - 5) (2 x + 0)}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.8

Associez les fractions.

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Étape 4.8.8.1

Additionnez $2 x$ et $0$ .

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{2 (x^{2} + 4) x - (x^{2} - 5) (2 x)}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.8.2

Multipliez $2$ par $- 1$ .

$\frac{1}{2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}} \frac{2 (x^{2} + 4) x - 2 (x^{2} - 5) x}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$

Étape 4.8.8.3

Multipliez $\frac{2 (x^{2} + 4) x - 2 (x^{2} - 5) x}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$ par $\frac{1}{2}$ .

$\frac{2 (x^{2} + 4) x - 2 (x^{2} - 5) x}{{(x^{2} + 4)}^{2} \cdot 2} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}}$

Étape 4.8.8.4

Déplacez $2$ à gauche de ${(x^{2} + 4)}^{2}$ .

$\frac{2 (x^{2} + 4) x - 2 (x^{2} - 5) x}{2 \cdot {(x^{2} + 4)}^{2}} {(\frac{x^{2} - 5}{x^{2} + 4})}^{- \frac{1}{2}}$

Étape 4.9

Simplifiez

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Étape 4.9.1

Modifiez le signe de l’exposant en réécrivant la base comme sa réciproque.

$\frac{2 (x^{2} + 4) x - 2 (x^{2} - 5) x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} {(\frac{x^{2} + 4}{x^{2} - 5})}^{\frac{1}{2}}$

Étape 4.9.2

Appliquez la règle de produit à $\frac{x^{2} + 4}{x^{2} - 5}$ .

$\frac{2 (x^{2} + 4) x - 2 (x^{2} - 5) x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.3

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{(2 x^{2} + 2 \cdot 4) x - 2 (x^{2} - 5) x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.4

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{2 x^{2} x + 2 \cdot 4 x - 2 (x^{2} - 5) x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.5

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{2 x^{2} x + 2 \cdot 4 x + (- 2 x^{2} - 2 \cdot - 5) x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.6

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{2 x^{2} x + 2 \cdot 4 x - 2 x^{2} x - 2 \cdot - 5 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7

Associez des termes.

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Étape 4.9.7.1

Élevez $x$ à la puissance $1$ .

$\frac{2 (x^{1} x^{2}) + 2 \cdot 4 x - 2 x^{2} x - 2 \cdot - 5 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.2

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

$\frac{2 x^{1 + 2} + 2 \cdot 4 x - 2 x^{2} x - 2 \cdot - 5 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.3

Additionnez $1$ et $2$ .

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

Étape 4.9.7.4

Multipliez $2$ par $4$ .

$\frac{2 x^{3} + 8 x - 2 x^{2} x - 2 \cdot - 5 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.5

Élevez $x$ à la puissance $1$ .

$\frac{2 x^{3} + 8 x - 2 (x^{1} x^{2}) - 2 \cdot - 5 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.6

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

$\frac{2 x^{3} + 8 x - 2 x^{1 + 2} - 2 \cdot - 5 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.7

Additionnez $1$ et $2$ .

$\frac{2 x^{3} + 8 x - 2 x^{3} - 2 \cdot - 5 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.8

Multipliez $- 2$ par $- 5$ .

$\frac{2 x^{3} + 8 x - 2 x^{3} + 10 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.9

Soustrayez $2 x^{3}$ de $2 x^{3}$ .

$\frac{8 x + 0 + 10 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.10

Additionnez $8 x$ et $0$ .

$\frac{8 x + 10 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.11

Additionnez $8 x$ et $10 x$ .

$\frac{18 x}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.12

Annulez le facteur commun à $18$ et $2$ .

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Étape 4.9.7.12.1

Factorisez $2$ à partir de $18 x$ .

$\frac{2 (9 x)}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.12.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 4.9.7.12.2.1

Factorisez $2$ à partir de $2 {(x^{2} + 4)}^{2}$ .

$\frac{2 (9 x)}{2 ({(x^{2} + 4)}^{2})} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.12.2.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{2 (9 x)}{2 {(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.12.2.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{2}} \cdot \frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.13

Multipliez $\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{2}}$ par $\frac{{(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$ .

$\frac{9 x {(x^{2} + 4)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} + 4)}^{2} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.14

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

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{2} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}} {(x^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.15

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

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Étape 4.9.7.15.1

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

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2}} {(x^{2} + 4)}^{2} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.15.2

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

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2} + 2} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.15.3

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

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2} + 2 \cdot \frac{2}{2}} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.15.4

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

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{- \frac{1}{2} + \frac{2 \cdot 2}{2}} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.15.5

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{\frac{- 1 + 2 \cdot 2}{2}} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.15.6

Simplifiez le numérateur.

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Étape 4.9.7.15.6.1

Multipliez $2$ par $2$ .

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{\frac{- 1 + 4}{2}} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 4.9.7.15.6.2

Additionnez $- 1$ et $4$ .

$\frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{\frac{3}{2}} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 5

Réformez l’équation en définissant le côté gauche égal au côté droit.

$y' = \frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{\frac{3}{2}} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$

Étape 6

Remplacez $y'$ par $\frac{d y}{d x}$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{9 x}{{(x^{2} + 4)}^{\frac{3}{2}} {(x^{2} - 5)}^{\frac{1}{2}}}$