Calcul infinitésimal Exemples

$f (x) = \ln (x e^{\sqrt{x}} + 5)$

Étape 1

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

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

Étape 2

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

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Étape 2.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u_{1}$ comme $x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5$ .

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

Étape 2.2

La dérivée de $\ln (u_{1})$ par rapport à $u_{1}$ est $\frac{1}{u_{1}}$ .

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

Étape 2.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{1}$ par $x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5$ .

$\frac{1}{x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5} \frac{d}{d x} [x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5]$

Étape 3

Selon la règle de la somme, la dérivée de $x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [x e^{x^{\frac{1}{2}}}] + \frac{d}{d x} [5]$ .

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

Étape 4

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

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

Étape 5

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 $g (x) = x^{\frac{1}{2}}$ .

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Étape 5.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u_{2}$ comme $x^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 5.2

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

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

Étape 5.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{2}$ par $x^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 6

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

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

Étape 7

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

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

Étape 8

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

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

Étape 9

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 10

Simplifiez le numérateur.

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Étape 10.1

Multipliez $- 1$ par $2$ .

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

Étape 10.2

Soustrayez $2$ de $1$ .

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

Étape 11

Placez le signe moins devant la fraction.

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

Étape 12

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

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

Étape 13

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

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

Étape 14

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

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

Étape 15

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

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

Étape 16

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

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

Étape 17

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

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Étape 17.1

Déplacez $x^{- \frac{1}{2}}$ .

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

Étape 17.2

Multipliez $x^{- \frac{1}{2}}$ par $x$ .

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Étape 17.2.1

Élevez $x$ à la puissance $1$ .

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

Étape 17.2.2

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

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

Étape 17.3

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

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

Étape 17.4

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 17.5

Additionnez $- 1$ et $2$ .

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

Étape 18

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

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

Étape 19

Multipliez $e^{x^{\frac{1}{2}}}$ par $1$ .

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

Étape 20

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

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

Étape 21

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

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

Étape 22

Simplifiez

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Étape 22.1

Multipliez $\frac{1}{x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5}$ par $\frac{x^{\frac{1}{2}} e^{x^{\frac{1}{2}}}}{2} + e^{x^{\frac{1}{2}}}$ .

$\frac{\frac{x^{\frac{1}{2}} e^{x^{\frac{1}{2}}}}{2} + e^{x^{\frac{1}{2}}}}{x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5}$

Étape 22.2

Multiply the numerator and denominator of the fraction by $2$ .

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Étape 22.2.1

Multipliez $\frac{\frac{x^{\frac{1}{2}} e^{x^{\frac{1}{2}}}}{2} + e^{x^{\frac{1}{2}}}}{x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5}$ par $\frac{2}{2}$ .

$\frac{2}{2} \cdot \frac{\frac{x^{\frac{1}{2}} e^{x^{\frac{1}{2}}}}{2} + e^{x^{\frac{1}{2}}}}{x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 5}$

Étape 22.2.2

Associez.

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

Étape 22.3

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 22.4

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 22.4.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 22.4.2

Réécrivez l’expression.

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

Étape 22.5

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

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Étape 22.5.1

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

$\frac{e^{x^{\frac{1}{2}}} x^{\frac{1}{2}} + 2 e^{x^{\frac{1}{2}}}}{2 x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 2 \cdot 5}$

Étape 22.5.2

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

$\frac{e^{x^{\frac{1}{2}}} x^{\frac{1}{2}} + e^{x^{\frac{1}{2}}} \cdot 2}{2 x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 2 \cdot 5}$

Étape 22.5.3

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

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

Étape 22.6

Factorisez $2$ à partir de $2 x e^{x^{\frac{1}{2}}} + 2 \cdot 5$ .

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Étape 22.6.1

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

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

Étape 22.6.2

Factorisez $2$ à partir de $2 \cdot 5$ .

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

Étape 22.6.3

Factorisez $2$ à partir de $2 (x e^{x^{\frac{1}{2}}}) + 2 (5)$ .

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