Cálculo Exemplos

$\ln (\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1})$

Etapa 1

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \ln (x)$ e $g (x) = \frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}$ .

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Etapa 1.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{1}$ como $\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [\ln (u_{1})] \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

Etapa 1.2

A derivada de $\ln (u_{1})$ em relação a $u_{1}$ é $\frac{1}{u_{1}}$ .

$\frac{1}{u_{1}} \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

Etapa 1.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{1}$ por $\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}$ .

$\frac{1}{\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}} \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

Etapa 2

Multiplique pelo inverso da fração para dividir por $\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}$ .

$1 \frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

Etapa 3

Multiplique $\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}}$ por $1$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

Etapa 4

Diferencie usando a regra do quociente, que determina que $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ é $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ , em que $f (x) = e^{x^{3}}$ e $g (x) = x^{4} - 7 x + 1$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) \frac{d}{d x} [e^{x^{3}}] - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 5

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = e^{x}$ e $g (x) = x^{3}$ .

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Etapa 5.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{2}$ como $x^{3}$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) (\frac{d}{d u_{2}} [e^{u_{2}}] \frac{d}{d x} [x^{3}]) - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 5.2

Diferencie usando a regra exponencial, que determina que $\frac{d}{d u_{2}} [a^{u_{2}}]$ é $a^{u_{2}} \ln (a)$ , em que $a$ = $e$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) (e^{u_{2}} \frac{d}{d x} [x^{3}]) - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 5.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{2}$ por $x^{3}$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) (e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{3}]) - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6

Diferencie.

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Etapa 6.1

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 3$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x^{4} - 7 x + 1$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 7 x] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 7 x] + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 4$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 7 x] + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6.4

Como $- 7$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 7 x$ em relação a $x$ é $- 7 \frac{d}{d x} [x]$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6.5

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6.6

Multiplique $- 7$ por $1$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7 + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6.7

Como $1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $1$ em relação a $x$ é $0$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7 + 0)}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6.8

Combine frações.

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Etapa 6.8.1

Some $4 x^{3} - 7$ e $0$ .

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 6.8.2

Multiplique $\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}}$ por $\frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$ .

$\frac{(x^{4} - 7 x + 1) ((x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7))}{e^{x^{3}} {(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

Etapa 7

Cancele os fatores comuns.

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Etapa 7.1

Fatore $x^{4} - 7 x + 1$ de $e^{x^{3}} {(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}$ .

$\frac{(x^{4} - 7 x + 1) ((x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7))}{(x^{4} - 7 x + 1) (e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1))}$

Etapa 7.2

Cancele o fator comum.

$\frac{(x^{4} - 7 x + 1) ((x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7))}{(x^{4} - 7 x + 1) (e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1))}$

Etapa 7.3

Reescreva a expressão.

$\frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1)}$

Etapa 8

Simplifique.

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Etapa 8.1

Aplique a propriedade distributiva.

$\frac{(x^{4} e^{x^{3}} - 7 x e^{x^{3}} + 1 e^{x^{3}}) (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1)}$

Etapa 8.2

Aplique a propriedade distributiva.

$\frac{x^{4} e^{x^{3}} (3 x^{2}) - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1)}$

Etapa 8.3

Aplique a propriedade distributiva.

$\frac{x^{4} e^{x^{3}} (3 x^{2}) - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1)}$

Etapa 8.4

Aplique a propriedade distributiva.

$\frac{x^{4} e^{x^{3}} (3 x^{2}) - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5

Simplifique o numerador.

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Etapa 8.5.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 8.5.1.1

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

$\frac{3 x^{4} e^{x^{3}} x^{2} - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.2

Multiplique $x^{4}$ por $x^{2}$ somando os expoentes.

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Etapa 8.5.1.2.1

Mova $x^{2}$ .

$\frac{3 (x^{2} x^{4}) e^{x^{3}} - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.2.2

Use a regra da multiplicação de potências $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar expoentes.

$\frac{3 x^{2 + 4} e^{x^{3}} - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.2.3

Some $2$ e $4$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.3

Multiplique $x$ por $x^{2}$ somando os expoentes.

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Etapa 8.5.1.3.1

Mova $x^{2}$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 (x^{2} x) e^{x^{3}} \cdot 3 + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.3.2

Multiplique $x^{2}$ por $x$ .

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Etapa 8.5.1.3.2.1

Eleve $x$ à potência de $1$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 (x^{2} x^{1}) e^{x^{3}} \cdot 3 + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.3.2.2

Use a regra da multiplicação de potências $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar expoentes.

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 x^{2 + 1} e^{x^{3}} \cdot 3 + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.3.3

Some $2$ e $1$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 x^{3} e^{x^{3}} \cdot 3 + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.4

Multiplique $3$ por $- 7$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.5

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 1 \cdot 3 e^{x^{3}} x^{2} - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.6

Multiplique $3$ por $1$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.7

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} - 1 \cdot 4 e^{x^{3}} x^{3} - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.8

Multiplique $- 1$ por $4$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} - 4 e^{x^{3}} x^{3} - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.1.9

Multiplique $- 7$ por $- 1$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} - 4 e^{x^{3}} x^{3} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.2

Subtraia $4 e^{x^{3}} x^{3}$ de $- 21 x^{3} e^{x^{3}}$ .

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Etapa 8.5.2.1

Mova $e^{x^{3}}$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} - 4 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.2.2

Subtraia $4 x^{3} e^{x^{3}}$ de $- 21 x^{3} e^{x^{3}}$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 25 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.5.3

Reordene os fatores em $3 x^{6} e^{x^{3}} - 25 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} + 7 e^{x^{3}}$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 25 x^{3} e^{x^{3}} + 3 x^{2} e^{x^{3}} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

Etapa 8.6

Multiplique $e^{x^{3}}$ por $1$ .

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 25 x^{3} e^{x^{3}} + 3 x^{2} e^{x^{3}} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}}}$

Etapa 8.7

Reordene os termos.

$\frac{3 e^{x^{3}} x^{6} - 25 e^{x^{3}} x^{3} + 3 e^{x^{3}} x^{2} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} - 7 e^{x^{3}} x + e^{x^{3}}}$