微分積分学準備例

$f (x) = 2 x \sqrt{x - 4}$

ステップ 1

定数倍の公式を使って微分します。

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ステップ 1.1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{x - 4}$ を ${(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

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

ステップ 1.2

$2$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $2 x {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ の微分係数は $2 \frac{d}{d x} [x {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}]$ です。

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

ステップ 2

$f (x) = x$ および $g (x) = {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ 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。

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

ステップ 3

$f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ および $g (x) = x - 4$ 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 3.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $x - 4$ とします。

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

ステップ 3.2

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

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

ステップ 3.3

$u$ のすべての発生を $x - 4$ で置き換えます。

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

ステップ 4

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

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

ステップ 5

$- 1$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

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

ステップ 6

公分母の分子をまとめます。

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

ステップ 7

分子を簡約します。

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ステップ 7.1

$- 1$ に $2$ をかけます。

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

ステップ 7.2

$1$ から $2$ を引きます。

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

ステップ 8

分数をまとめます。

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ステップ 8.1

分数の前に負数を移動させます。

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

ステップ 8.2

$\frac{1}{2}$ と ${(x - 4)}^{- \frac{1}{2}}$ をまとめます。

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

ステップ 8.3

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して ${(x - 4)}^{- \frac{1}{2}}$ を分母に移動させます。

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

ステップ 8.4

$\frac{1}{2 {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}}$ と $x$ をまとめます。

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

ステップ 9

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

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

ステップ 10

$n = 1$ 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。

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

ステップ 11

$- 4$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $- 4$ の微分係数は $0$ です。

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

ステップ 12

式を簡約します。

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ステップ 12.1

$1$ と $0$ をたし算します。

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

ステップ 12.2

$\frac{x}{2 {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}}$ に $1$ をかけます。

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

ステップ 13

$n = 1$ 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。

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

ステップ 14

${(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ に $1$ をかけます。

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

ステップ 15

${(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2 {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}}{2 {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}}$ を掛けます。

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

ステップ 16

${(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ と $\frac{2 {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}}{2 {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}}$ をまとめます。

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

ステップ 17

公分母の分子をまとめます。

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

ステップ 18

指数を足して ${(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ に ${(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ を掛けます。

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ステップ 18.1

${(x - 4)}^{\frac{1}{2}}$ を移動させます。

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

ステップ 18.2

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。

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

ステップ 18.3

公分母の分子をまとめます。

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

ステップ 18.4

$1$ と $1$ をたし算します。

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

ステップ 18.5

$2$ を $2$ で割ります。

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

ステップ 19

式を簡約します。

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ステップ 19.1

${(x - 4)}^{1} \cdot 2$ を簡約します。

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

ステップ 19.2

$2$ を $x - 4$ の左に移動させます。

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

ステップ 20

$2$ と $\frac{x + 2 (x - 4)}{2 {(x - 4)}^{\frac{1}{2}}}$ をまとめます。

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

ステップ 21

共通因数を約分します。

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

ステップ 22

式を書き換えます。

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

ステップ 23

簡約します。

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ステップ 23.1

分配則を当てはめます。

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

ステップ 23.2

分子を簡約します。

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ステップ 23.2.1

$2$ に $- 4$ をかけます。

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

ステップ 23.2.2

$x$ と $2 x$ をたし算します。

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

微分積分学準備 例

微分積分学準備例