Cálculo Exemplos

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

Etapa 1

Diferencie os dois lados da equação.

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

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

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 $f (x) = 4 x^{2} - e^{2 x}$ e $g (x) = \sin (3 x)$ .

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

Etapa 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 $f (x) = \sin (x)$ e $g (x) = 3 x$ .

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Etapa 3.2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{1}$ como $3 x$ .

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

Etapa 3.2.2

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

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

Etapa 3.2.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{1}$ por $3 x$ .

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

Etapa 3.3

Diferencie.

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Etapa 3.3.1

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

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

Etapa 3.3.2

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

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

Etapa 3.3.3

Simplifique a expressão.

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Etapa 3.3.3.1

Multiplique $3$ por $1$ .

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

Etapa 3.3.3.2

Mova $3$ para a esquerda de $(4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x)$ .

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

Etapa 3.3.4

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

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

Etapa 3.3.5

Como $4$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $4 x^{2}$ em relação a $x$ é $4 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

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

Etapa 3.3.6

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

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

Etapa 3.3.7

Multiplique $2$ por $4$ .

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x + \frac{d}{d x} [- e^{2 x}])$

Etapa 3.3.8

Como $- 1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- e^{2 x}$ em relação a $x$ é $- \frac{d}{d x} [e^{2 x}]$ .

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - \frac{d}{d x} [e^{2 x}])$

Etapa 3.4

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

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Etapa 3.4.1

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

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - (\frac{d}{d u_{2}} [e^{u_{2}}] \frac{d}{d x} [2 x]))$

Etapa 3.4.2

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

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - (e^{u_{2}} \frac{d}{d x} [2 x]))$

Etapa 3.4.3

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

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - (e^{2 x} \frac{d}{d x} [2 x]))$

Etapa 3.5

Diferencie.

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Etapa 3.5.1

Como $2$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $2 x$ em relação a $x$ é $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - e^{2 x} (2 \frac{d}{d x} [x]))$

Etapa 3.5.2

Multiplique $2$ por $- 1$ .

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - 2 e^{2 x} \frac{d}{d x} [x])$

Etapa 3.5.3

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

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - 2 e^{2 x} \cdot 1)$

Etapa 3.5.4

Multiplique $- 2$ por $1$ .

$3 (4 x^{2} - e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - 2 e^{2 x})$

Etapa 3.6

Simplifique.

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Etapa 3.6.1

Aplique a propriedade distributiva.

$(3 (4 x^{2}) + 3 (- e^{2 x})) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - 2 e^{2 x})$

Etapa 3.6.2

Aplique a propriedade distributiva.

$3 (4 x^{2}) \cos (3 x) + 3 (- e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x - 2 e^{2 x})$

Etapa 3.6.3

Aplique a propriedade distributiva.

$3 (4 x^{2}) \cos (3 x) + 3 (- e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x) + \sin (3 x) (- 2 e^{2 x})$

Etapa 3.6.4

Combine os termos.

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Etapa 3.6.4.1

Multiplique $4$ por $3$ .

$12 x^{2} \cos (3 x) + 3 (- e^{2 x}) \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x) + \sin (3 x) (- 2 e^{2 x})$

Etapa 3.6.4.2

Multiplique $- 1$ por $3$ .

$12 x^{2} \cos (3 x) - 3 e^{2 x} \cos (3 x) + \sin (3 x) (8 x) + \sin (3 x) (- 2 e^{2 x})$

Etapa 3.6.5

Reordene os termos.

$12 x^{2} \cos (3 x) - 3 e^{2 x} \cos (3 x) + 8 x \sin (3 x) - 2 e^{2 x} \sin (3 x)$

Etapa 4

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

$y' = 12 x^{2} \cos (3 x) - 3 e^{2 x} \cos (3 x) + 8 x \sin (3 x) - 2 e^{2 x} \sin (3 x)$

Etapa 5

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

$\frac{d y}{d x} = 12 x^{2} \cos (3 x) - 3 e^{2 x} \cos (3 x) + 8 x \sin (3 x) - 2 e^{2 x} \sin (3 x)$