Cálculo Exemplos

$y = x^{2} \sin^{4} (x) + x \cos^{- 3} (x)$

Etapa 1

Diferencie os dois lados da equação.

$\frac{d}{d x} (y) = \frac{d}{d x} (x^{2} \sin^{4} (x) + x \cos^{- 3} (x))$

Etapa 2

A derivada de $y$ em relação a $x$ é $y'$ .

$y'$

Etapa 3

Diferencie o lado direito da equação.

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Etapa 3.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x^{2} \sin^{4} (x) + x \cos^{- 3} (x)$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{2} \sin^{4} (x)] + \frac{d}{d x} [x \cos^{- 3} (x)]$ .

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

Etapa 3.2

Avalie $\frac{d}{d x} [x^{2} \sin^{4} (x)]$ .

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Etapa 3.2.1

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 $f (x) = x^{2}$ e $g (x) = \sin^{4} (x)$ .

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

Etapa 3.2.2

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

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Etapa 3.2.2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{1}$ como $\sin (x)$ .

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

Etapa 3.2.2.2

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

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

Etapa 3.2.2.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{1}$ por $\sin (x)$ .

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

Etapa 3.2.3

A derivada de $\sin (x)$ em relação a $x$ é $\cos (x)$ .

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

Etapa 3.2.4

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

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

Etapa 3.3

Avalie $\frac{d}{d x} [x \cos^{- 3} (x)]$ .

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Etapa 3.3.1

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 $f (x) = x$ e $g (x) = \cos^{- 3} (x)$ .

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

Etapa 3.3.2

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

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Etapa 3.3.2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{2}$ como $\cos (x)$ .

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{- 3}] \frac{d}{d x} [\cos (x)]) + \cos^{- 3} (x) \frac{d}{d x} [x]$

Etapa 3.3.2.2

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 $n = - 3$ .

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (- 3 {u_{2}}^{- 4} \frac{d}{d x} [\cos (x)]) + \cos^{- 3} (x) \frac{d}{d x} [x]$

Etapa 3.3.2.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{2}$ por $\cos (x)$ .

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

Etapa 3.3.3

A derivada de $\cos (x)$ em relação a $x$ é $- \sin (x)$ .

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

Etapa 3.3.4

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

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (- 3 \cos^{- 4} (x) (- \sin (x))) + \cos^{- 3} (x) \cdot 1$

Etapa 3.3.5

Multiplique $- 1$ por $- 3$ .

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (3 \cos^{- 4} (x) \sin (x)) + \cos^{- 3} (x) \cdot 1$

Etapa 3.3.6

Multiplique $\cos^{- 3} (x)$ por $1$ .

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (3 \cos^{- 4} (x) \sin (x)) + \cos^{- 3} (x)$

Etapa 3.4

Simplifique.

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Etapa 3.4.1

Reescreva a expressão usando a regra do expoente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (3 \frac{1}{\cos^{4} (x)} \sin (x)) + \cos^{- 3} (x)$

Etapa 3.4.2

Reescreva a expressão usando a regra do expoente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (3 \frac{1}{\cos^{4} (x)} \sin (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.3

Combine os termos.

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Etapa 3.4.3.1

Converta de $\frac{1}{\cos^{4} (x)}$ em $\sec^{4} (x)$ .

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (3 \sec^{4} (x) \sin (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.3.2

Converta de $\frac{1}{\cos^{3} (x)}$ em $\sec^{3} (x)$ .

$x^{2} (4 \sin^{3} (x) \cos (x)) + \sin^{4} (x) (2 x) + x (3 \sec^{4} (x) \sin (x)) + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.4

Reordene os termos.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + 3 x \sec^{4} (x) \sin (x) + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.5

Simplifique cada termo.

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Etapa 3.4.5.1

Reescreva $\sec (x)$ em termos de senos e cossenos.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + 3 x {(\frac{1}{\cos (x)})}^{4} \sin (x) + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.5.2

Aplique a regra do produto a $\frac{1}{\cos (x)}$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + 3 x \frac{1^{4}}{\cos^{4} (x)} \sin (x) + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.5.3

Um elevado a qualquer potência é um.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + 3 x \frac{1}{\cos^{4} (x)} \sin (x) + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.5.4

Multiplique $3 x \frac{1}{\cos^{4} (x)}$ .

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Etapa 3.4.5.4.1

Combine $3$ e $\frac{1}{\cos^{4} (x)}$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + x \frac{3}{\cos^{4} (x)} \sin (x) + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.5.4.2

Combine $x$ e $\frac{3}{\cos^{4} (x)}$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{x \cdot 3}{\cos^{4} (x)} \sin (x) + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.5.5

Mova $3$ para a esquerda de $x$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 \cdot x}{\cos^{4} (x)} \sin (x) + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.5.6

Combine $\frac{3 x}{\cos^{4} (x)}$ e $\sin (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x \sin (x)}{\cos^{4} (x)} + \sec^{3} (x)$

Etapa 3.4.5.7

Reescreva $\sec (x)$ em termos de senos e cossenos.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x \sin (x)}{\cos^{4} (x)} + {(\frac{1}{\cos (x)})}^{3}$

Etapa 3.4.5.8

Aplique a regra do produto a $\frac{1}{\cos (x)}$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x \sin (x)}{\cos^{4} (x)} + \frac{1^{3}}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.5.9

Um elevado a qualquer potência é um.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x \sin (x)}{\cos^{4} (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6

Simplifique cada termo.

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Etapa 3.4.6.1

Fatore $\cos (x)$ de $\cos^{4} (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x \sin (x)}{\cos (x) \cos^{3} (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.2

Separe as frações.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{\cos^{3} (x)} \cdot \frac{\sin (x)}{\cos (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.3

Converta de $\frac{\sin (x)}{\cos (x)}$ em $\tan (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{\cos^{3} (x)} \tan (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.4

Combine $\frac{3 x}{\cos^{3} (x)}$ e $\tan (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x \tan (x)}{\cos^{3} (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.5

Fatore $\cos (x)$ de $\cos^{3} (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x \tan (x)}{\cos (x) \cos^{2} (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.6

Separe as frações.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{\cos^{2} (x)} \cdot \frac{\tan (x)}{\cos (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.7

Reescreva $\tan (x)$ em termos de senos e cossenos.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{\cos^{2} (x)} \cdot \frac{\frac{\sin (x)}{\cos (x)}}{\cos (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.8

Reescreva $\frac{\frac{\sin (x)}{\cos (x)}}{\cos (x)}$ como um produto.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{\cos^{2} (x)} (\frac{\sin (x)}{\cos (x)} \cdot \frac{1}{\cos (x)}) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.9

Simplifique.

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Etapa 3.4.6.9.1

Converta de $\frac{\sin (x)}{\cos (x)}$ em $\tan (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{\cos^{2} (x)} (\tan (x) \frac{1}{\cos (x)}) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.9.2

Converta de $\frac{1}{\cos (x)}$ em $\sec (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{\cos^{2} (x)} (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.10

Multiplique $\frac{3 x}{\cos^{2} (x)} (\tan (x) \sec (x))$ .

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Etapa 3.4.6.10.1

Combine $\tan (x)$ e $\frac{3 x}{\cos^{2} (x)}$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{\tan (x) (3 x)}{\cos^{2} (x)} \sec (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.10.2

Combine $\frac{\tan (x) (3 x)}{\cos^{2} (x)}$ e $\sec (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{\tan (x) (3 x) \sec (x)}{\cos^{2} (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.11

Fatore $\cos (x)$ de $\cos^{2} (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{\tan (x) (3 x) \sec (x)}{\cos (x) \cos (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.12

Separe as frações.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{(3 x) \sec (x)}{\cos (x)} \cdot \frac{\tan (x)}{\cos (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.13

Reescreva $\tan (x)$ em termos de senos e cossenos.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{(3 x) \sec (x)}{\cos (x)} \cdot \frac{\frac{\sin (x)}{\cos (x)}}{\cos (x)} + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.14

Reescreva $\frac{\frac{\sin (x)}{\cos (x)}}{\cos (x)}$ como um produto.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{(3 x) \sec (x)}{\cos (x)} (\frac{\sin (x)}{\cos (x)} \cdot \frac{1}{\cos (x)}) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.15

Simplifique.

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Etapa 3.4.6.15.1

Converta de $\frac{\sin (x)}{\cos (x)}$ em $\tan (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{(3 x) \sec (x)}{\cos (x)} (\tan (x) \frac{1}{\cos (x)}) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.15.2

Converta de $\frac{1}{\cos (x)}$ em $\sec (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{(3 x) \sec (x)}{\cos (x)} (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.16

Separe as frações.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} \cdot \frac{\sec (x)}{\cos (x)} (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.17

Reescreva $\sec (x)$ em termos de senos e cossenos.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} \cdot \frac{\frac{1}{\cos (x)}}{\cos (x)} (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.18

Reescreva $\frac{\frac{1}{\cos (x)}}{\cos (x)}$ como um produto.

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} (\frac{1}{\cos (x)} \cdot \frac{1}{\cos (x)}) (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.19

Simplifique.

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Etapa 3.4.6.19.1

Converta de $\frac{1}{\cos (x)}$ em $\sec (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} (\sec (x) \frac{1}{\cos (x)}) (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.19.2

Converta de $\frac{1}{\cos (x)}$ em $\sec (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} (\sec (x) \sec (x)) (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.19.3

Eleve $\sec (x)$ à potência de $1$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} (\sec^{1} (x) \sec (x)) (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.19.4

Eleve $\sec (x)$ à potência de $1$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} (\sec^{1} (x) \sec^{1} (x)) (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.19.5

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

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} {\sec (x)}^{1 + 1} (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.19.6

Some $1$ e $1$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} \sec^{2} (x) (\tan (x) \sec (x)) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.20

Multiplique $\sec^{2} (x)$ por $\sec (x)$ somando os expoentes.

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Etapa 3.4.6.20.1

Mova $\sec (x)$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} (\sec (x) \sec^{2} (x)) \tan (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.20.2

Multiplique $\sec (x)$ por $\sec^{2} (x)$ .

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Etapa 3.4.6.20.2.1

Eleve $\sec (x)$ à potência de $1$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} (\sec^{1} (x) \sec^{2} (x)) \tan (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.20.2.2

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

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} {\sec (x)}^{1 + 2} \tan (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.20.3

Some $1$ e $2$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + \frac{3 x}{1} \sec^{3} (x) \tan (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 3.4.6.21

Divida $3 x$ por $1$ .

$4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + 3 x \sec^{3} (x) \tan (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 4

Reformule a equação definindo o lado esquerdo igual ao lado direito.

$y' = 4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + 3 x \sec^{3} (x) \tan (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$

Etapa 5

Substitua $y'$ por $\frac{d y}{d x}$ .

$\frac{d y}{d x} = 4 x^{2} \sin^{3} (x) \cos (x) + 2 x \sin^{4} (x) + 3 x \sec^{3} (x) \tan (x) + \frac{1}{\cos^{3} (x)}$