Cálculo Exemplos

$f (x) = 4 \sin (x) + 3 x^{x}$

Etapa 1

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

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

Etapa 2

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

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Etapa 2.1

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

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

Etapa 2.2

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

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

Etapa 3

Avalie $\frac{d}{d x} [3 x^{x}]$ .

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Etapa 3.1

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

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

Etapa 3.2

Use as propriedades dos logaritmos para simplificar a diferenciação.

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Etapa 3.2.1

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

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

Etapa 3.2.2

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

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

Etapa 3.3

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

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Etapa 3.3.1

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

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

Etapa 3.3.2

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

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

Etapa 3.3.3

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $x \ln (x)$ .

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

Etapa 3.4

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 $g (x) = \ln (x)$ .

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

Etapa 3.5

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

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

Etapa 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 $n = 1$ .

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

Etapa 3.7

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

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

Etapa 3.8

Cancele o fator comum de $x$ .

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Etapa 3.8.1

Cancele o fator comum.

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

Etapa 3.8.2

Reescreva a expressão.

$4 \cos (x) + 3 (e^{x \ln (x)} (1 + \ln (x) \cdot 1))$

Etapa 3.9

Multiplique $\ln (x)$ por $1$ .

$4 \cos (x) + 3 e^{x \ln (x)} (1 + \ln (x))$

Etapa 4

Simplifique.

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Etapa 4.1

Aplique a propriedade distributiva.

$4 \cos (x) + 3 e^{x \ln (x)} \cdot 1 + 3 e^{x \ln (x)} \ln (x)$

Etapa 4.2

Multiplique $3$ por $1$ .

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

Etapa 4.3

Reordene os termos.

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