Cálculo Exemplos

$f (x) = \cos^{3} (\frac{x}{x + 1})$

Etapa 1

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 $g (x) = \cos (\frac{x}{x + 1})$ .

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Etapa 1.1

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

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

Etapa 1.2

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 $n = 3$ .

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

Etapa 1.3

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

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

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 $f (x) = \cos (x)$ e $g (x) = \frac{x}{x + 1}$ .

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Etapa 2.1

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

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

Etapa 2.2

A derivada de $\cos (u_{2})$ em relação a $u_{2}$ é $- \sin (u_{2})$ .

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

Etapa 2.3

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

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

Etapa 3

Multiplique $- 1$ por $3$ .

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

Etapa 4

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

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

Etapa 5

Diferencie.

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Etapa 5.1

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

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

Etapa 5.2

Multiplique $x + 1$ por $1$ .

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

Etapa 5.3

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

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

Etapa 5.4

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

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

Etapa 5.5

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

$- 3 \cos^{2} (\frac{x}{x + 1}) \sin (\frac{x}{x + 1}) \frac{x + 1 - x (1 + 0)}{{(x + 1)}^{2}}$

Etapa 5.6

Simplifique os termos.

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Etapa 5.6.1

Some $1$ e $0$ .

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

Etapa 5.6.2

Multiplique $- 1$ por $1$ .

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

Etapa 5.6.3

Subtraia $x$ de $x$ .

$- 3 \cos^{2} (\frac{x}{x + 1}) \sin (\frac{x}{x + 1}) \frac{0 + 1}{{(x + 1)}^{2}}$

Etapa 5.6.4

Some $0$ e $1$ .

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

Etapa 5.6.5

Combine $\frac{1}{{(x + 1)}^{2}}$ e $- 3$ .

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

Etapa 5.6.6

Combine $\frac{- 3}{{(x + 1)}^{2}}$ e $\cos^{2} (\frac{x}{x + 1})$ .

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

Etapa 5.6.7

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

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

Etapa 5.6.8

Mova o número negativo para a frente da fração.

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