Cálculo Exemplos

$y = {(3 x^{4} + 1)}^{4} (x^{3} + 4)$

Etapa 1

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

${(3 x^{4} + 1)}^{4} \frac{d}{d x} [x^{3} + 4] + (x^{3} + 4) \frac{d}{d x} [{(3 x^{4} + 1)}^{4}]$

Etapa 2

Diferencie.

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Etapa 2.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x^{3} + 4$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [4]$ .

${(3 x^{4} + 1)}^{4} (\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [4]) + (x^{3} + 4) \frac{d}{d x} [{(3 x^{4} + 1)}^{4}]$

Etapa 2.2

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

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

Etapa 2.3

Como $4$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $4$ em relação a $x$ é $0$ .

${(3 x^{4} + 1)}^{4} (3 x^{2} + 0) + (x^{3} + 4) \frac{d}{d x} [{(3 x^{4} + 1)}^{4}]$

Etapa 2.4

Simplifique a expressão.

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Etapa 2.4.1

Some $3 x^{2}$ e $0$ .

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

Etapa 2.4.2

Mova $3$ para a esquerda de ${(3 x^{4} + 1)}^{4}$ .

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

Etapa 3

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

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Etapa 3.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u$ como $3 x^{4} + 1$ .

$3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + (x^{3} + 4) (\frac{d}{d u} [u^{4}] \frac{d}{d x} [3 x^{4} + 1])$

Etapa 3.2

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

$3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + (x^{3} + 4) (4 u^{3} \frac{d}{d x} [3 x^{4} + 1])$

Etapa 3.3

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $3 x^{4} + 1$ .

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

Etapa 4

Diferencie.

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Etapa 4.1

Mova $4$ para a esquerda de $x^{3} + 4$ .

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

Etapa 4.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $3 x^{4} + 1$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

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

Etapa 4.3

Como $3$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $3 x^{4}$ em relação a $x$ é $3 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

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

Etapa 4.4

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

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

Etapa 4.5

Multiplique $4$ por $3$ .

$3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + 4 (x^{3} + 4) {(3 x^{4} + 1)}^{3} (12 x^{3} + \frac{d}{d x} [1])$

Etapa 4.6

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

$3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + 4 (x^{3} + 4) {(3 x^{4} + 1)}^{3} (12 x^{3} + 0)$

Etapa 4.7

Simplifique a expressão.

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Etapa 4.7.1

Some $12 x^{3}$ e $0$ .

$3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + 4 (x^{3} + 4) {(3 x^{4} + 1)}^{3} (12 x^{3})$

Etapa 4.7.2

Multiplique $12$ por $4$ .

$3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + 48 (x^{3} + 4) {(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{3}$

Etapa 5

Simplifique.

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Etapa 5.1

Aplique a propriedade distributiva.

$3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + (48 x^{3} + 48 \cdot 4) {(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{3}$

Etapa 5.2

Multiplique $48$ por $4$ .

$3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + (48 x^{3} + 192) {(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{3}$

Etapa 5.3

Fatore ${(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2}$ de $3 {(3 x^{4} + 1)}^{4} x^{2} + (48 x^{3} + 192) {(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{3}$ .

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Etapa 5.3.1

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

${(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2} (3 (3 x^{4} + 1)) + (48 x^{3} + 192) {(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{3}$

Etapa 5.3.2

Fatore ${(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2}$ de $(48 x^{3} + 192) {(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{3}$ .

${(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2} (3 (3 x^{4} + 1)) + {(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2} ((48 x^{3} + 192) x)$

Etapa 5.3.3

Fatore ${(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2}$ de ${(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2} (3 (3 x^{4} + 1)) + {(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2} ((48 x^{3} + 192) x)$ .

${(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2} (3 (3 x^{4} + 1) + (48 x^{3} + 192) x)$

Etapa 5.4

Reordene os fatores de ${(3 x^{4} + 1)}^{3} x^{2} (3 (3 x^{4} + 1) + (48 x^{3} + 192) x)$ .

$x^{2} {(3 x^{4} + 1)}^{3} (3 (3 x^{4} + 1) + (48 x^{3} + 192) x)$