Cálculo Exemplos

$y = 7 \arctan (x + \sqrt{1 + x^{2}})$

Etapa 1

Diferencie usando a regra do múltiplo constante.

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Etapa 1.1

Use $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ para reescrever $\sqrt{1 + x^{2}}$ como ${(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{d}{d x} [7 \arctan (x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})]$

Etapa 1.2

Como $7$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $7 \arctan (x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})$ em relação a $x$ é $7 \frac{d}{d x} [\arctan (x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})]$ .

$7 \frac{d}{d x} [\arctan (x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})]$

Etapa 2

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \arctan (x)$ e $g (x) = x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

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Etapa 2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{1}$ como $x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$7 (\frac{d}{d u_{1}} [\arctan (u_{1})] \frac{d}{d x} [x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}])$

Etapa 2.2

A derivada de $\arctan (u_{1})$ em relação a $u_{1}$ é $\frac{1}{1 + {u_{1}}^{2}}$ .

$7 (\frac{1}{1 + {u_{1}}^{2}} \frac{d}{d x} [x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}])$

Etapa 2.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{1}$ por $x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$7 (\frac{1}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} \frac{d}{d x} [x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}])$

Etapa 3

Diferencie.

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Etapa 3.1

Combine $\frac{1}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}}$ e $7$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} \frac{d}{d x} [x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}]$

Etapa 3.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [{(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}]$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [{(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}])$

Etapa 3.3

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

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{d}{d x} [{(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}])$

Etapa 4

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ e $g (x) = 1 + x^{2}$ .

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Etapa 4.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{2}$ como $1 + x^{2}$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [1 + x^{2}])$

Etapa 4.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ é $n {u_{2}}^{n - 1}$ , em que $n = \frac{1}{2}$ .

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

Etapa 4.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{2}$ por $1 + x^{2}$ .

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

Etapa 5

Para escrever $- 1$ como fração com um denominador comum, multiplique por $\frac{2}{2}$ .

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

Etapa 6

Combine $- 1$ e $\frac{2}{2}$ .

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

Etapa 7

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

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

Etapa 8

Simplifique o numerador.

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Etapa 8.1

Multiplique $- 1$ por $2$ .

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

Etapa 8.2

Subtraia $2$ de $1$ .

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

Etapa 9

Combine frações.

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Etapa 9.1

Mova o número negativo para a frente da fração.

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

Etapa 9.2

Combine $\frac{1}{2}$ e ${(1 + x^{2})}^{- \frac{1}{2}}$ .

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

Etapa 9.3

Mova ${(1 + x^{2})}^{- \frac{1}{2}}$ para o denominador usando a regra do expoente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{1}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [1 + x^{2}])$

Etapa 10

De acordo com a regra da soma, a derivada de $1 + x^{2}$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{1}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [x^{2}]))$

Etapa 11

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

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{1}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (0 + \frac{d}{d x} [x^{2}]))$

Etapa 12

Some $0$ e $\frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{1}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [x^{2}])$

Etapa 13

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 2$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{1}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (2 x))$

Etapa 14

Simplifique os termos.

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Etapa 14.1

Combine $2$ e $\frac{1}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{2}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}} x)$

Etapa 14.2

Combine $\frac{2}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ e $x$ .

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{2 x}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}})$

Etapa 14.3

Cancele o fator comum.

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{2 x}{2 {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}})$

Etapa 14.4

Reescreva a expressão.

$\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{x}{{(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}})$

Etapa 14.5

Reordene os fatores de $\frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}} (1 + \frac{x}{{(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}})$ .

$(1 + \frac{x}{{(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}}) \frac{7}{1 + {(x + {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}}$