Calcul infinitésimal Exemples

$f (x) = e^{3 x} \ln (2 x^{2} - 2)$

Étape 1

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 $f (x) = e^{3 x}$ et $g (x) = \ln (2 x^{2} - 2)$ .

$e^{3 x} \frac{d}{d x} [\ln (2 x^{2} - 2)] + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

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 $g (x) = 2 x^{2} - 2$ .

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Étape 2.1

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

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

Étape 2.2

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

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

Étape 2.3

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

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

Étape 3

Différenciez.

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Étape 3.1

Associez $\frac{1}{2 x^{2} - 2}$ et $e^{3 x}$ .

$\frac{e^{3 x}}{2 x^{2} - 2} \frac{d}{d x} [2 x^{2} - 2] + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.2

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

$\frac{e^{3 x}}{2 x^{2} - 2} (\frac{d}{d x} [2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 2]) + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.3

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

$\frac{e^{3 x}}{2 x^{2} - 2} (2 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 2]) + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.4

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

$\frac{e^{3 x}}{2 x^{2} - 2} (2 (2 x) + \frac{d}{d x} [- 2]) + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.5

Multipliez $2$ par $2$ .

$\frac{e^{3 x}}{2 x^{2} - 2} (4 x + \frac{d}{d x} [- 2]) + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.6

Comme $- 2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 2$ par rapport à $x$ est $0$ .

$\frac{e^{3 x}}{2 x^{2} - 2} (4 x + 0) + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.7

Simplifiez les termes.

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Étape 3.7.1

Additionnez $4 x$ et $0$ .

$\frac{e^{3 x}}{2 x^{2} - 2} (4 x) + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.7.2

Associez $4$ et $\frac{e^{3 x}}{2 x^{2} - 2}$ .

$\frac{4 e^{3 x}}{2 x^{2} - 2} x + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.7.3

Associez $\frac{4 e^{3 x}}{2 x^{2} - 2}$ et $x$ .

$\frac{4 e^{3 x} x}{2 x^{2} - 2} + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.7.4

Annulez le facteur commun à $4$ et $2 x^{2} - 2$ .

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Étape 3.7.4.1

Factorisez $2$ à partir de $4 e^{3 x} x$ .

$\frac{2 (2 e^{3 x} x)}{2 x^{2} - 2} + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.7.4.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 3.7.4.2.1

Factorisez $2$ à partir de $2 x^{2}$ .

$\frac{2 (2 e^{3 x} x)}{2 (x^{2}) - 2} + \ln (2 x^{2} - 2) \frac{d}{d x} [e^{3 x}]$

Étape 3.7.4.2.2

Factorisez $2$ à partir de $- 2$ .

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

Étape 3.7.4.2.3

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

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

Étape 3.7.4.2.4

Annulez le facteur commun.

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

Étape 3.7.4.2.5

Réécrivez l’expression.

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

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 $g (x) = 3 x$ .

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Étape 4.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u_{2}$ comme $3 x$ .

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

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 $a$ = $e$ .

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

Étape 4.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{2}$ par $3 x$ .

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

Étape 5

Différenciez.

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Étape 5.1

Comme $3$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $3 x$ par rapport à $x$ est $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 5.2

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

$\frac{2 e^{3 x} x}{x^{2} - 1} + \ln (2 x^{2} - 2) (e^{3 x} (3 \cdot 1))$

Étape 5.3

Simplifiez l’expression.

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Étape 5.3.1

Multipliez $3$ par $1$ .

$\frac{2 e^{3 x} x}{x^{2} - 1} + \ln (2 x^{2} - 2) (e^{3 x} \cdot 3)$

Étape 5.3.2

Déplacez $3$ à gauche de $e^{3 x}$ .

$\frac{2 e^{3 x} x}{x^{2} - 1} + \ln (2 x^{2} - 2) (3 \cdot e^{3 x})$

Étape 6

Pour écrire $\ln (2 x^{2} - 2) (3 e^{3 x})$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{x^{2} - 1}{x^{2} - 1}$ .

$\frac{2 e^{3 x} x}{x^{2} - 1} + \frac{\ln (2 x^{2} - 2) (3 e^{3 x}) (x^{2} - 1)}{x^{2} - 1}$

Étape 7

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$\frac{2 e^{3 x} x + \ln (2 x^{2} - 2) (3 e^{3 x}) (x^{2} - 1)}{x^{2} - 1}$

Étape 8

Simplifiez

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Étape 8.1

Simplifiez le numérateur.

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Étape 8.1.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 8.1.1.1

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

$\frac{2 e^{3 x} x + 3 \ln (2 x^{2} - 2) e^{3 x} (x^{2} - 1)}{x^{2} - 1}$

Étape 8.1.1.2

Simplifiez $3 \ln (2 x^{2} - 2)$ en déplaçant $3$ dans le logarithme.

$\frac{2 e^{3 x} x + \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x} (x^{2} - 1)}{x^{2} - 1}$

Étape 8.1.1.3

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{2 e^{3 x} x + \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x} x^{2} + \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x} \cdot - 1}{x^{2} - 1}$

Étape 8.1.1.4

Déplacez $- 1$ à gauche de $\ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x}$ .

$\frac{2 e^{3 x} x + \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x} x^{2} - 1 \cdot (\ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x})}{x^{2} - 1}$

Étape 8.1.1.5

Réécrivez $- 1 (\ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x})$ comme $- (\ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x})$ .

$\frac{2 e^{3 x} x + \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x} x^{2} - \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x}}{x^{2} - 1}$

Étape 8.1.2

Remettez les facteurs dans l’ordre dans $2 e^{3 x} x + \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x} x^{2} - \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) e^{3 x}$ .

$\frac{2 x e^{3 x} + x^{2} e^{3 x} \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) - e^{3 x} \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3})}{x^{2} - 1}$

Étape 8.2

Remettez les termes dans l’ordre.

$\frac{2 e^{3 x} x + e^{3 x} x^{2} \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3}) - e^{3 x} \ln ({(2 x^{2} - 2)}^{3})}{x^{2} - 1}$