微分積分例

$4 x^{2} e^{- x^{2}} - 2 e^{- x^{2}}$

ステップ 1

総和則では、 $4 x^{2} e^{- x^{2}} - 2 e^{- x^{2}}$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [4 x^{2} e^{- x^{2}}] + \frac{d}{d x} [- 2 e^{- x^{2}}]$ です。

$\frac{d}{d x} [4 x^{2} e^{- x^{2}}] + \frac{d}{d x} [- 2 e^{- x^{2}}]$

ステップ 2

$\frac{d}{d x} [4 x^{2} e^{- x^{2}}]$ の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.1

$4$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $4 x^{2} e^{- x^{2}}$ の微分係数は $4 \frac{d}{d x} [x^{2} e^{- x^{2}}]$ です。

$4 \frac{d}{d x} [x^{2} e^{- x^{2}}] + \frac{d}{d x} [- 2 e^{- x^{2}}]$

ステップ 2.2

$f (x) = x^{2}$ および $g (x) = e^{- x^{2}}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ は $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ であるという積の法則を使って微分します。

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

ステップ 2.3

$f (x) = e^{x}$ および $g (x) = - x^{2}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 2.3.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{1}$ を $- x^{2}$ とします。

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

ステップ 2.3.2

$a$ = $e$ のとき、 $\frac{d}{d u_{1}} [a^{u_{1}}]$ は $a^{u_{1}} \ln (a)$ であるという指数法則を使って微分します。

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

ステップ 2.3.3

$u_{1}$ のすべての発生を $- x^{2}$ で置き換えます。

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

ステップ 2.4

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- x^{2}$ の微分係数は $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ です。

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

ステップ 2.5

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

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

ステップ 2.6

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

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

ステップ 2.7

$2$ に $- 1$ をかけます。

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

ステップ 2.8

指数を足して $x^{2}$ に $x$ を掛けます。

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ステップ 2.8.1

$x$ を移動させます。

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

ステップ 2.8.2

$x$ に $x^{2}$ をかけます。

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ステップ 2.8.2.1

$x$ を $1$ 乗します。

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

ステップ 2.8.2.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

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

ステップ 2.8.3

$1$ と $2$ をたし算します。

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

ステップ 2.9

$- 2$ を $e^{- x^{2}}$ の左に移動させます。

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

ステップ 3

$\frac{d}{d x} [- 2 e^{- x^{2}}]$ の値を求めます。

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ステップ 3.1

$- 2$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- 2 e^{- x^{2}}$ の微分係数は $- 2 \frac{d}{d x} [e^{- x^{2}}]$ です。

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

ステップ 3.2

$f (x) = e^{x}$ および $g (x) = - x^{2}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 3.2.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{2}$ を $- x^{2}$ とします。

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

ステップ 3.2.2

$a$ = $e$ のとき、 $\frac{d}{d u_{2}} [a^{u_{2}}]$ は $a^{u_{2}} \ln (a)$ であるという指数法則を使って微分します。

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

ステップ 3.2.3

$u_{2}$ のすべての発生を $- x^{2}$ で置き換えます。

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

ステップ 3.3

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- x^{2}$ の微分係数は $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ です。

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

ステップ 3.4

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$4 (x^{3} (- 2 e^{- x^{2}}) + e^{- x^{2}} (2 x)) - 2 (e^{- x^{2}} (- (2 x)))$

ステップ 3.5

$2$ に $- 1$ をかけます。

$4 (x^{3} (- 2 e^{- x^{2}}) + e^{- x^{2}} (2 x)) - 2 (e^{- x^{2}} (- 2 x))$

ステップ 3.6

$- 2$ に $- 2$ をかけます。

$4 (x^{3} (- 2 e^{- x^{2}}) + e^{- x^{2}} (2 x)) + 4 e^{- x^{2}} x$

ステップ 4

簡約します。

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ステップ 4.1

分配則を当てはめます。

$4 (x^{3} (- 2 e^{- x^{2}})) + 4 (e^{- x^{2}} (2 x)) + 4 e^{- x^{2}} x$

ステップ 4.2

項をまとめます。

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ステップ 4.2.1

$- 2$ に $4$ をかけます。

$- 8 (x^{3} (e^{- x^{2}})) + 4 (e^{- x^{2}} (2 x)) + 4 e^{- x^{2}} x$

ステップ 4.2.2

$2$ に $4$ をかけます。

$- 8 x^{3} e^{- x^{2}} + 8 (e^{- x^{2}} (x)) + 4 e^{- x^{2}} x$

ステップ 4.2.3

$8 e^{- x^{2}} x$ と $4 e^{- x^{2}} x$ をたし算します。

$- 8 x^{3} e^{- x^{2}} + 12 e^{- x^{2}} x$

ステップ 4.3

項を並べ替えます。

$- 8 e^{- x^{2}} x^{3} + 12 e^{- x^{2}} x$

ステップ 4.4

$- 8 e^{- x^{2}} x^{3} + 12 e^{- x^{2}} x$ の因数を並べ替えます。

$- 8 x^{3} e^{- x^{2}} + 12 x e^{- x^{2}}$

微分積分 例

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