Cálculo Exemplos

$f (x) = x^{x^{4}}$

Etapa 1

Use as propriedades dos logaritmos para simplificar a diferenciação.

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Etapa 1.1

Reescreva $x^{x^{4}}$ como $e^{\ln (x^{x^{4}})}$ .

$\frac{d}{d x} [e^{\ln (x^{x^{4}})}]$

Etapa 1.2

Expanda $\ln (x^{x^{4}})$ movendo $x^{4}$ para fora do logaritmo.

$\frac{d}{d x} [e^{x^{4} \ln (x)}]$

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

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Etapa 2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u$ como $x^{4} \ln (x)$ .

$\frac{d}{d u} [e^{u}] \frac{d}{d x} [x^{4} \ln (x)]$

Etapa 2.2

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

$e^{u} \frac{d}{d x} [x^{4} \ln (x)]$

Etapa 2.3

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $x^{4} \ln (x)$ .

$e^{x^{4} \ln (x)} \frac{d}{d x} [x^{4} \ln (x)]$

Etapa 3

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

$e^{x^{4} \ln (x)} (x^{4} \frac{d}{d x} [\ln (x)] + \ln (x) \frac{d}{d x} [x^{4}])$

Etapa 4

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

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

Etapa 5

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências.

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Etapa 5.1

Combine $x^{4}$ e $\frac{1}{x}$ .

$e^{x^{4} \ln (x)} (\frac{x^{4}}{x} + \ln (x) \frac{d}{d x} [x^{4}])$

Etapa 5.2

Cancele o fator comum de $x^{4}$ e $x$ .

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Etapa 5.2.1

Fatore $x$ de $x^{4}$ .

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

Etapa 5.2.2

Cancele os fatores comuns.

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Etapa 5.2.2.1

Eleve $x$ à potência de $1$ .

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

Etapa 5.2.2.2

Fatore $x$ de $x^{1}$ .

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

Etapa 5.2.2.3

Cancele o fator comum.

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

Etapa 5.2.2.4

Reescreva a expressão.

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

Etapa 5.2.2.5

Divida $x^{3}$ por $1$ .

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

Etapa 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 $n = 4$ .

$e^{x^{4} \ln (x)} (x^{3} + \ln (x) (4 x^{3}))$

Etapa 6

Simplifique.

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Etapa 6.1

Aplique a propriedade distributiva.

$e^{x^{4} \ln (x)} x^{3} + e^{x^{4} \ln (x)} (\ln (x) (4 x^{3}))$

Etapa 6.2

Reordene os termos.

$e^{x^{4} \ln (x)} x^{3} + 4 e^{x^{4} \ln (x)} x^{3} \ln (x)$