Calcul infinitésimal Exemples

$y = \cos (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})$

Étape 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 $f (x) = \cos (x)$ et $g (x) = \frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}$ .

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Étape 1.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u_{1}$ comme $\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [\cos (u_{1})] \frac{d}{d x} [\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}]$

Étape 1.2

La dérivée de $\cos (u_{1})$ par rapport à $u_{1}$ est $- \sin (u_{1})$ .

$- \sin (u_{1}) \frac{d}{d x} [\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}]$

Étape 1.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{1}$ par $\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}$ .

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

Étape 2

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 $f (x) = 1 - e^{5 x}$ et $g (x) = 1 + e^{5 x}$ .

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

Étape 3

Différenciez.

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Étape 3.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $1 - e^{5 x}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- e^{5 x}]$ .

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

Étape 3.2

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

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

Étape 3.3

Additionnez $0$ et $\frac{d}{d x} [- e^{5 x}]$ .

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

Étape 3.4

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- e^{5 x}$ par rapport à $x$ est $- \frac{d}{d x} [e^{5 x}]$ .

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

Étape 4

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 $g (x) = 5 x$ .

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Étape 4.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u_{2}$ comme $5 x$ .

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

Étape 4.2

Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que $\frac{d}{d u_{2}} [a^{u_{2}}]$ est $a^{u_{2}} \ln (a)$ où $a$ = $e$ .

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

Étape 4.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{2}$ par $5 x$ .

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

Étape 5

Différenciez.

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Étape 5.1

Comme $5$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $5 x$ par rapport à $x$ est $5 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 5.2

Multipliez $5$ par $- 1$ .

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

Étape 5.3

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

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

Étape 5.4

Multipliez $- 5$ par $1$ .

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

Étape 5.5

Selon la règle de la somme, la dérivée de $1 + e^{5 x}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [e^{5 x}]$ .

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

Étape 5.6

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

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

Étape 5.7

Additionnez $0$ et $\frac{d}{d x} [e^{5 x}]$ .

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

Étape 6

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 $g (x) = 5 x$ .

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Étape 6.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u_{3}$ comme $5 x$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) (\frac{d}{d u_{3}} [e^{u_{3}}] \frac{d}{d x} [5 x])}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 6.2

Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que $\frac{d}{d u_{3}} [a^{u_{3}}]$ est $a^{u_{3}} \ln (a)$ où $a$ = $e$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) (e^{u_{3}} \frac{d}{d x} [5 x])}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 6.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{3}$ par $5 x$ .

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

Étape 7

Différenciez.

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Étape 7.1

Comme $5$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $5 x$ par rapport à $x$ est $5 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 7.2

Multipliez $5$ par $- 1$ .

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

Étape 7.3

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

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

Étape 7.4

Associez les fractions.

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Étape 7.4.1

Multipliez $e^{5 x}$ par $1$ .

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

Étape 7.4.2

Associez $\frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - 5 (1 - e^{5 x}) e^{5 x}}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$ et $\sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})$ .

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

Étape 8

Simplifiez

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Étape 8.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 8.2

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 8.3

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 8.4

Simplifiez le numérateur.

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Étape 8.4.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 8.4.1.1

Multipliez $- 5 e^{5 x}$ par $1$ .

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

Étape 8.4.1.2

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 8.4.1.3

Multipliez $e^{5 x}$ par $e^{5 x}$ en additionnant les exposants.

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Étape 8.4.1.3.1

Déplacez $e^{5 x}$ .

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

Étape 8.4.1.3.2

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

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

Étape 8.4.1.3.3

Additionnez $5 x$ et $5 x$ .

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

Étape 8.4.1.4

Multipliez $- 5$ par $1$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 8.4.1.5

Multipliez $e^{5 x}$ par $e^{5 x}$ en additionnant les exposants.

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Étape 8.4.1.5.1

Déplacez $e^{5 x}$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} - 5 (- (e^{5 x} e^{5 x}))) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 8.4.1.5.2

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

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x + 5 x})) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 8.4.1.5.3

Additionnez $5 x$ et $5 x$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} - 5 (- e^{10 x})) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 8.4.1.6

Multipliez $- 1$ par $- 5$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} + 5 e^{10 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 8.4.2

Associez les termes opposés dans $- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} + 5 e^{10 x}$ .

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Étape 8.4.2.1

Additionnez $- 5 e^{10 x}$ et $5 e^{10 x}$ .

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

Étape 8.4.2.2

Additionnez $- 5 e^{5 x}$ et $0$ .

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

Étape 8.4.3

Soustrayez $5 e^{5 x}$ de $- 5 e^{5 x}$ .

$- \frac{- 10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 8.5

Associez des termes.

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Étape 8.5.1

Placez le signe moins devant la fraction.

$- - \frac{10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 8.5.2

Multipliez $- 1$ par $- 1$ .

$1 \frac{10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Étape 8.5.3

Multipliez $\frac{10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$ par $1$ .

$\frac{10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$