미적분 예제

$\frac{\arcsin (2 x)}{x}$

단계 1

$f (x) = \arcsin (2 x)$ , $g (x) = x$ 일 때 $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ 는 $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ 이라는 몫의 미분 법칙을 이용하여 미분합니다.

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

단계 2

$f (x) = \arcsin (x)$ , $g (x) = 2 x$ 일 때 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ 는 $f' (g (x)) g' (x)$ 이라는 연쇄 법칙을 이용하여 미분합니다.

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단계 2.1

연쇄법칙을 적용하기 위해 $u$ 를 $2 x$ 로 바꿉니다.

$\frac{x (\frac{d}{d u} [\arcsin (u)] \frac{d}{d x} [2 x]) - \arcsin (2 x) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

단계 2.2

$\arcsin (u)$ 를 $u$ 에 대해 미분하면 $\frac{1}{\sqrt{1 - u^{2}}}$ 입니다.

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

단계 2.3

$u$ 를 모두 $2 x$ 로 바꿉니다.

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

단계 3

미분합니다.

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단계 3.1

$2 x$ 에서 $2$ 를 인수분해합니다.

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

단계 3.2

분수를 통분합니다.

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단계 3.2.1

식을 간단히 합니다.

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단계 3.2.1.1

$2 (x)$ 에 곱의 미분 법칙을 적용합니다.

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

단계 3.2.1.2

$2$ 를 $2$ 승 합니다.

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

단계 3.2.1.3

$4$ 에 $- 1$ 을 곱합니다.

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

단계 3.2.2

$\frac{1}{\sqrt{1 - 4 x^{2}}}$ 와 $x$ 을 묶습니다.

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

단계 3.3

$2$ 은 $x$ 에 대해 일정하므로 $x$ 에 대한 $2 x$ 의 미분은 $2 \frac{d}{d x} [x]$ 입니다.

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

단계 3.4

$2$ 와 $\frac{x}{\sqrt{1 - 4 x^{2}}}$ 을 묶습니다.

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

단계 3.5

$n = 1$ 일 때 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 는 $n x^{n - 1}$ 이라는 멱의 법칙을 이용하여 미분합니다.

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

단계 3.6

$\frac{2 x}{\sqrt{1 - 4 x^{2}}}$ 에 $1$ 을 곱합니다.

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

단계 4

$\frac{\frac{2 x}{\sqrt{1 - 4 x^{2}}} - \arcsin (2 x) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$ 에 $\frac{\sqrt{1 - 4 x^{2}}}{\sqrt{1 - 4 x^{2}}}$ 을 곱합니다.

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

단계 5

항을 간단히 합니다.

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단계 5.1

조합합니다.

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

단계 5.2

분배 법칙을 적용합니다.

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

단계 5.3

$\sqrt{1 - 4 x^{2}}$ 의 공약수로 약분합니다.

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단계 5.3.1

공약수로 약분합니다.

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

단계 5.3.2

수식을 다시 씁니다.

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

단계 6

$n = 1$ 일 때 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 는 $n x^{n - 1}$ 이라는 멱의 법칙을 이용하여 미분합니다.

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

단계 7

$- 1$ 에 $1$ 을 곱합니다.

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

단계 8

간단히 합니다.

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단계 8.1

각 항을 간단히 합니다.

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단계 8.1.1

곱셈의 교환법칙을 사용하여 다시 씁니다.

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

단계 8.1.2

$1$ 을 $1^{2}$ 로 바꿔 씁니다.

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

단계 8.1.3

$4 x^{2}$ 을 ${(2 x)}^{2}$ 로 바꿔 씁니다.

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

단계 8.1.4

두 항 모두 완전제곱식이므로, 제곱의 차 공식 $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ 을 이용하여 인수분해합니다. 이 때 $a = 1$ 이고 $b = 2 x$ 입니다.

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

단계 8.1.5

$2$ 에 $- 1$ 을 곱합니다.

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

단계 8.2

항을 다시 정렬합니다.

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