Математический анализ Примеры

$f (x) = \frac{x}{x^{2} + 1}$

Этап 1

Найдем первую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ имеет вид $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ , где $f (x) = x$ и $g (x) = x^{2} + 1$ .

$f' (x) = \frac{(x^{2} + 1) \frac{d}{d x} (x) - x \frac{d}{d x} (x^{2} + 1)}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.2

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.1

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

$f' (x) = \frac{(x^{2} + 1) \cdot 1 - x \frac{d}{d x} (x^{2} + 1)}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.2.2

Умножим $x^{2} + 1$ на $1$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - x \frac{d}{d x} (x^{2} + 1)}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.2.3

По правилу суммы производная $x^{2} + 1$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - x (\frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (1))}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.2.4

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - x (2 x + \frac{d}{d x} (1))}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.2.5

Поскольку $1$ является константой относительно $x$ , производная $1$ относительно $x$ равна $0$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - x (2 x + 0)}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.2.6

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.2.6.1

Добавим $2 x$ и $0$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - x (2 x)}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.2.6.2

Умножим $2$ на $- 1$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - 2 x \cdot x}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.3

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - 2 (x \cdot x)}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.4

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - 2 (x \cdot x)}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.5

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - 2 x^{1 + 1}}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.6

Добавим $1$ и $1$ .

$f' (x) = \frac{x^{2} + 1 - 2 x^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 1.7

Вычтем $2 x^{2}$ из $x^{2}$ .

$f' (x) = \frac{- x^{2} + 1}{{(x^{2} + 1)}^{2}}$

Этап 2

Найдем вторую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{({(x^{2} + 1)}^{2})}^{2}}$

Этап 2.2

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.1

Перемножим экспоненты в ${({(x^{2} + 1)}^{2})}^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.1.1

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{2 \cdot 2}}$

Этап 2.2.1.2

Умножим $2$ на $2$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.2.2

По правилу суммы производная $- x^{2} + 1$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [- x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (\frac{d}{d x} (- x^{2}) + \frac{d}{d x} (1)) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.2.3

Поскольку $- 1$ является константой относительно $x$ , производная $- x^{2}$ по $x$ равна $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- \frac{d}{d x} x^{2} + \frac{d}{d x} (1)) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.2.4

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- (2 x) + \frac{d}{d x} (1)) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.2.5

Умножим $2$ на $- 1$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x + \frac{d}{d x} (1)) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.2.6

Поскольку $1$ является константой относительно $x$ , производная $1$ относительно $x$ равна $0$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x + 0) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.2.7

Добавим $- 2 x$ и $0$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - (- x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.3

Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ имеет вид $f' (g (x)) g' (x)$ , где $f (x) = x^{2}$ и $g (x) = x^{2} + 1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u$ как $x^{2} + 1$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - (- x^{2} + 1) (\frac{d}{d u} (u^{2}) \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.3.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ имеет вид $n u^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - (- x^{2} + 1) (2 u \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.3.3

Заменим все вхождения $u$ на $x^{2} + 1$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - (- x^{2} + 1) (2 (x^{2} + 1) \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.4

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.4.1

Умножим $2$ на $- 1$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - 2 (- x^{2} + 1) ((x^{2} + 1) \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.4.2

По правилу суммы производная $x^{2} + 1$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - 2 (- x^{2} + 1) ((x^{2} + 1) (\frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (1)))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.4.3

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - 2 (- x^{2} + 1) ((x^{2} + 1) (2 x + \frac{d}{d x} (1)))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.4.4

Поскольку $1$ является константой относительно $x$ , производная $1$ относительно $x$ равна $0$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - 2 (- x^{2} + 1) ((x^{2} + 1) (2 x + 0))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.4.5

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.4.5.1

Добавим $2 x$ и $0$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - 2 (- x^{2} + 1) ((x^{2} + 1) (2 x))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.4.5.2

Перенесем $2$ влево от $x^{2} + 1$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - 2 (- x^{2} + 1) (2 \cdot ((x^{2} + 1) x))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.4.5.3

Умножим $2$ на $- 2$ .

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) - 4 (- x^{2} + 1) ((x^{2} + 1) x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.1

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) ((x^{2} + 1) x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.2

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{{(x^{2} + 1)}^{2} (- 2 x) + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$f'' (x) = \frac{- 2 {(x^{2} + 1)}^{2} x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.2

Перепишем ${(x^{2} + 1)}^{2}$ в виде $(x^{2} + 1) (x^{2} + 1)$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 ((x^{2} + 1) (x^{2} + 1)) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.3

Развернем $(x^{2} + 1) (x^{2} + 1)$ , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.3.1

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{2} (x^{2} + 1) + 1 (x^{2} + 1)) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.3.2

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{2} x^{2} + x^{2} \cdot 1 + 1 (x^{2} + 1)) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.3.3

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{2} x^{2} + x^{2} \cdot 1 + 1 x^{2} + 1 \cdot 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.4

Упростим и объединим подобные члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.4.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.4.1.1

Умножим $x^{2}$ на $x^{2}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.4.1.1.1

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{2 + 2} + x^{2} \cdot 1 + 1 x^{2} + 1 \cdot 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.4.1.1.2

Добавим $2$ и $2$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{4} + x^{2} \cdot 1 + 1 x^{2} + 1 \cdot 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.4.1.2

Умножим $x^{2}$ на $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{4} + x^{2} + 1 x^{2} + 1 \cdot 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.4.1.3

Умножим $x^{2}$ на $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{4} + x^{2} + x^{2} + 1 \cdot 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.4.1.4

Умножим $1$ на $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{4} + x^{2} + x^{2} + 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.4.2

Добавим $x^{2}$ и $x^{2}$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 (x^{4} + 2 x^{2} + 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.5

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{(- 2 x^{4} - 2 (2 x^{2}) - 2 \cdot 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.6

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.6.1

Умножим $2$ на $- 2$ .

$f'' (x) = \frac{(- 2 x^{4} - 4 x^{2} - 2 \cdot 1) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.6.2

Умножим $- 2$ на $1$ .

$f'' (x) = \frac{(- 2 x^{4} - 4 x^{2} - 2) x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.7

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{4} x - 4 x^{2} x - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.8

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.8.1

Умножим $x^{4}$ на $x$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.8.1.1

Перенесем $x$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 (x \cdot x^{4}) - 4 x^{2} x - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.8.1.2

Умножим $x$ на $x^{4}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.8.1.2.1

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 (x \cdot x^{4}) - 4 x^{2} x - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.8.1.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{1 + 4} - 4 x^{2} x - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.8.1.3

Добавим $1$ и $4$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{2} x - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.8.2

Умножим $x^{2}$ на $x$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.8.2.1

Перенесем $x$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 (x \cdot x^{2}) - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.8.2.2

Умножим $x$ на $x^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.8.2.2.1

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 (x \cdot x^{2}) - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.8.2.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{1 + 2} - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.8.2.3

Добавим $1$ и $2$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + (- 4 (- x^{2}) - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.9

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.9.1

Умножим $- 1$ на $- 4$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + (4 x^{2} - 4 \cdot 1) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.9.2

Умножим $- 4$ на $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + (4 x^{2} - 4) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.10

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.10.1

Умножим $x^{2}$ на $x$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.10.1.1

Умножим $x^{2}$ на $x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.10.1.1.1

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + (4 x^{2} - 4) (x^{2} x + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.10.1.1.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + (4 x^{2} - 4) (x^{2 + 1} + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.10.1.2

Добавим $2$ и $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + (4 x^{2} - 4) (x^{3} + 1 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.10.2

Умножим $x$ на $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + (4 x^{2} - 4) (x^{3} + x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.11

Развернем $(4 x^{2} - 4) (x^{3} + x)$ , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.11.1

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{2} (x^{3} + x) - 4 (x^{3} + x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.11.2

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{2} x^{3} + 4 x^{2} x - 4 (x^{3} + x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.11.3

Применим свойство дистрибутивности.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{2} x^{3} + 4 x^{2} x - 4 x^{3} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12

Упростим и объединим подобные члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.12.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.12.1.1

Умножим $x^{2}$ на $x^{3}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.12.1.1.1

Перенесем $x^{3}$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 (x^{3} x^{2}) + 4 x^{2} x - 4 x^{3} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12.1.1.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{3 + 2} + 4 x^{2} x - 4 x^{3} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12.1.1.3

Добавим $3$ и $2$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{5} + 4 x^{2} x - 4 x^{3} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12.1.2

Умножим $x^{2}$ на $x$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.12.1.2.1

Перенесем $x$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{5} + 4 (x \cdot x^{2}) - 4 x^{3} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12.1.2.2

Умножим $x$ на $x^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.3.1.12.1.2.2.1

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{5} + 4 (x \cdot x^{2}) - 4 x^{3} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12.1.2.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{5} + 4 x^{1 + 2} - 4 x^{3} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12.1.2.3

Добавим $1$ и $2$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{5} + 4 x^{3} - 4 x^{3} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12.2

Вычтем $4 x^{3}$ из $4 x^{3}$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{5} + 0 - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.1.12.3

Добавим $4 x^{5}$ и $0$ .

$f'' (x) = \frac{- 2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x + 4 x^{5} - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.2

Добавим $- 2 x^{5}$ и $4 x^{5}$ .

$f'' (x) = \frac{2 x^{5} - 4 x^{3} - 2 x - 4 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.3.3

Вычтем $4 x$ из $- 2 x$ .

$f'' (x) = \frac{2 x^{5} - 4 x^{3} - 6 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.4.1

Вынесем множитель $2 x$ из $2 x^{5} - 4 x^{3} - 6 x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.4.1.1

Вынесем множитель $2 x$ из $2 x^{5}$ .

$f'' (x) = \frac{2 x (x^{4}) - 4 x^{3} - 6 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4.1.2

Вынесем множитель $2 x$ из $- 4 x^{3}$ .

$f'' (x) = \frac{2 x (x^{4}) + 2 x (- 2 x^{2}) - 6 x}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4.1.3

Вынесем множитель $2 x$ из $- 6 x$ .

$f'' (x) = \frac{2 x (x^{4}) + 2 x (- 2 x^{2}) + 2 x (- 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4.1.4

Вынесем множитель $2 x$ из $2 x (x^{4}) + 2 x (- 2 x^{2})$ .

$f'' (x) = \frac{2 x (x^{4} - 2 x^{2}) + 2 x (- 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4.1.5

Вынесем множитель $2 x$ из $2 x (x^{4} - 2 x^{2}) + 2 x (- 3)$ .

$f'' (x) = \frac{2 x (x^{4} - 2 x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4.2

Перепишем $x^{4}$ в виде ${(x^{2})}^{2}$ .

$f'' (x) = \frac{2 x ({(x^{2})}^{2} - 2 x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4.3

Пусть $u = x^{2}$ . Подставим $u$ вместо $x^{2}$ для всех.

$f'' (x) = \frac{2 x (u^{2} - 2 u - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4.4

Разложим $u^{2} - 2 u - 3$ на множители, используя метод группировки.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.4.4.1

Рассмотрим форму $x^{2} + b x + c$ . Найдем пару целых чисел, произведение которых равно $c$ , а сумма — $b$ . В данном случае произведение чисел равно $- 3$ , а сумма — $- 2$ .

$- 3, 1$

Этап 2.5.4.4.2

Запишем разложение на множители, используя данные целые числа.

$f'' (x) = \frac{2 x ((u - 3) (u + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.4.5

Заменим все вхождения $u$ на $x^{2}$ .

$f'' (x) = \frac{2 x (x^{2} - 3) (x^{2} + 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.5

Сократим общий множитель $x^{2} + 1$ и ${(x^{2} + 1)}^{4}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.5.1

Вынесем множитель $x^{2} + 1$ из $2 x (x^{2} - 3) (x^{2} + 1)$ .

$f'' (x) = \frac{(x^{2} + 1) (2 x (x^{2} - 3))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 2.5.5.2

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.5.2.1

Вынесем множитель $x^{2} + 1$ из ${(x^{2} + 1)}^{4}$ .

$f'' (x) = \frac{(x^{2} + 1) (2 x (x^{2} - 3))}{(x^{2} + 1) {(x^{2} + 1)}^{3}}$

Этап 2.5.5.2.2

Сократим общий множитель.

$f'' (x) = \frac{(x^{2} + 1) (2 x (x^{2} - 3))}{(x^{2} + 1) {(x^{2} + 1)}^{3}}$

Этап 2.5.5.2.3

Перепишем это выражение.

$f'' (x) = \frac{2 x (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{3}}$

Этап 3

Найдем третью производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Поскольку $2$ является константой относительно $x$ , производная $\frac{2 x (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{3}}$ по $x$ равна $2 \frac{d}{d x} [\frac{x (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{3}}]$ .

$f''' (x) = 2 \frac{d}{d x} (\frac{x (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{3}})$

Этап 3.2

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} \frac{d}{d x} (x (x^{2} - 3)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{({(x^{2} + 1)}^{3})}^{2}})$

Этап 3.3

Перемножим экспоненты в ${({(x^{2} + 1)}^{3})}^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.1

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} \frac{d}{d x} (x (x^{2} - 3)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{3 \cdot 2}})$

Этап 3.3.2

Умножим $3$ на $2$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} \frac{d}{d x} (x (x^{2} - 3)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.4

Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ имеет вид $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ , где $f (x) = x$ и $g (x) = x^{2} - 3$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (x \frac{d}{d x} (x^{2} - 3) + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.5

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.5.1

По правилу суммы производная $x^{2} - 3$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 3]$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (x (\frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 3)) + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.5.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (x (2 x + \frac{d}{d x} (- 3)) + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.5.3

Поскольку $- 3$ является константой относительно $x$ , производная $- 3$ относительно $x$ равна $0$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (x (2 x + 0) + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.5.4

Добавим $2 x$ и $0$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (x (2 x) + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.6

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (2 (x \cdot x) + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.7

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (2 (x \cdot x) + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.8

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (2 x^{1 + 1} + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.9

Продифференцируем, используя правило степени.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.9.1

Добавим $1$ и $1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (2 x^{2} + (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} (x)) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.9.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (2 x^{2} + (x^{2} - 3) \cdot 1) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.9.3

Упростим путем добавления членов.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.9.3.1

Умножим $x^{2} - 3$ на $1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (2 x^{2} + x^{2} - 3) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.9.3.2

Добавим $2 x^{2}$ и $x^{2}$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (3 x^{2} - 3) - x (x^{2} - 3) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{3}}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.10

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.10.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u$ как $x^{2} + 1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (3 x^{2} - 3) - x (x^{2} - 3) (\frac{d}{d u} (u^{3}) \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.10.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ имеет вид $n u^{n - 1}$ , где $n = 3$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (3 x^{2} - 3) - x (x^{2} - 3) (3 u^{2} \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.10.3

Заменим все вхождения $u$ на $x^{2} + 1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (3 x^{2} - 3) - x (x^{2} - 3) (3 {(x^{2} + 1)}^{2} \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.11

Упростим с помощью разложения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.11.1

Умножим $3$ на $- 1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{3} (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) ({(x^{2} + 1)}^{2} \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.11.2

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{2}$ из ${(x^{2} + 1)}^{3} (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) ({(x^{2} + 1)}^{2} \frac{d}{d x} [x^{2} + 1])$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.11.2.1

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{2}$ из ${(x^{2} + 1)}^{3} (3 x^{2} - 3)$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{2} ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3)) - 3 x (x^{2} - 3) ({(x^{2} + 1)}^{2} \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.11.2.2

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{2}$ из $- 3 x (x^{2} - 3) ({(x^{2} + 1)}^{2} \frac{d}{d x} [x^{2} + 1])$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{2} ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3)) + {(x^{2} + 1)}^{2} (- 3 x (x^{2} - 3) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1)))}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.11.2.3

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{2}$ из ${(x^{2} + 1)}^{2} ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3)) + {(x^{2} + 1)}^{2} (- 3 x (x^{2} - 3) (\frac{d}{d x} [x^{2} + 1]))$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{2} ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1)))}{{(x^{2} + 1)}^{6}})$

Этап 3.12

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.12.1

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{2}$ из ${(x^{2} + 1)}^{6}$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{2} ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1)))}{{(x^{2} + 1)}^{2} {(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.12.2

Сократим общий множитель.

$f''' (x) = 2 (\frac{{(x^{2} + 1)}^{2} ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1)))}{{(x^{2} + 1)}^{2} {(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.12.3

Перепишем это выражение.

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.13

По правилу суммы производная $x^{2} + 1$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) (\frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.14

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) (2 x + \frac{d}{d x} (1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.15

Поскольку $1$ является константой относительно $x$ , производная $1$ относительно $x$ равна $0$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) (2 x + 0)}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.16

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.16.1

Добавим $2 x$ и $0$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 3 x (x^{2} - 3) (2 x)}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.16.2

Умножим $2$ на $- 3$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 6 x (x^{2} - 3) x}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.17

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 6 (x \cdot x) (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.18

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 6 (x \cdot x) (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.19

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 6 x^{1 + 1} (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.20

Добавим $1$ и $1$ .

$f''' (x) = 2 (\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 6 x^{2} (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}})$

Этап 3.21

Объединим $2$ и $\frac{(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 6 x^{2} (x^{2} - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$ .

$f''' (x) = \frac{2 ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 6 x^{2} (x^{2} - 3))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.1

Применим свойство дистрибутивности.

$f''' (x) = \frac{2 ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3) - 6 x^{2} x^{2} - 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.2

Применим свойство дистрибутивности.

$f''' (x) = \frac{2 ((x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3)) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.3.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.3.1.1

Развернем $(x^{2} + 1) (3 x^{2} - 3)$ , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.3.1.1.1

Применим свойство дистрибутивности.

$f''' (x) = \frac{2 (x^{2} (3 x^{2} - 3) + 1 (3 x^{2} - 3)) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.1.2

Применим свойство дистрибутивности.

$f''' (x) = \frac{2 (x^{2} (3 x^{2}) + x^{2} \cdot - 3 + 1 (3 x^{2} - 3)) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.1.3

Применим свойство дистрибутивности.

$f''' (x) = \frac{2 (x^{2} (3 x^{2}) + x^{2} \cdot - 3 + 1 (3 x^{2}) + 1 \cdot - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2

Упростим и объединим подобные члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.3.1.2.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.3.1.2.1.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{2} x^{2} + x^{2} \cdot - 3 + 1 (3 x^{2}) + 1 \cdot - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2.1.2

Умножим $x^{2}$ на $x^{2}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.3.1.2.1.2.1

Перенесем $x^{2}$ .

$f''' (x) = \frac{2 (3 (x^{2} x^{2}) + x^{2} \cdot - 3 + 1 (3 x^{2}) + 1 \cdot - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2.1.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{2 + 2} + x^{2} \cdot - 3 + 1 (3 x^{2}) + 1 \cdot - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2.1.2.3

Добавим $2$ и $2$ .

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{4} + x^{2} \cdot - 3 + 1 (3 x^{2}) + 1 \cdot - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2.1.3

Перенесем $- 3$ влево от $x^{2}$ .

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{4} - 3 \cdot x^{2} + 1 (3 x^{2}) + 1 \cdot - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2.1.4

Умножим $3 x^{2}$ на $1$ .

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{4} - 3 x^{2} + 3 x^{2} + 1 \cdot - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2.1.5

Умножим $- 3$ на $1$ .

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{4} - 3 x^{2} + 3 x^{2} - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2.2

Добавим $- 3 x^{2}$ и $3 x^{2}$ .

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{4} + 0 - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.2.3

Добавим $3 x^{4}$ и $0$ .

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{4} - 3) + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.3

Применим свойство дистрибутивности.

$f''' (x) = \frac{2 (3 x^{4}) + 2 \cdot - 3 + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.4

Умножим $3$ на $2$ .

$f''' (x) = \frac{6 x^{4} + 2 \cdot - 3 + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.5

Умножим $2$ на $- 3$ .

$f''' (x) = \frac{6 x^{4} - 6 + 2 (- 6 x^{2} x^{2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.6

Умножим $x^{2}$ на $x^{2}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.3.1.6.1

Перенесем $x^{2}$ .

$f''' (x) = \frac{6 x^{4} - 6 + 2 (- 6 (x^{2} x^{2})) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.6.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f''' (x) = \frac{6 x^{4} - 6 + 2 (- 6 x^{2 + 2}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.6.3

Добавим $2$ и $2$ .

$f''' (x) = \frac{6 x^{4} - 6 + 2 (- 6 x^{4}) + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.7

Умножим $- 6$ на $2$ .

$f''' (x) = \frac{6 x^{4} - 6 - 12 x^{4} + 2 (- 6 x^{2} \cdot - 3)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.8

Умножим $- 3$ на $- 6$ .

$f''' (x) = \frac{6 x^{4} - 6 - 12 x^{4} + 2 (18 x^{2})}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.1.9

Умножим $18$ на $2$ .

$f''' (x) = \frac{6 x^{4} - 6 - 12 x^{4} + 36 x^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.3.2

Вычтем $12 x^{4}$ из $6 x^{4}$ .

$f''' (x) = \frac{- 6 x^{4} - 6 + 36 x^{2}}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.4

Изменим порядок членов.

$f''' (x) = \frac{- 6 x^{4} + 36 x^{2} - 6}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.5

Вынесем множитель $6$ из $- 6 x^{4} + 36 x^{2} - 6$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.22.5.1

Вынесем множитель $6$ из $- 6 x^{4}$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- x^{4}) + 36 x^{2} - 6}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.5.2

Вынесем множитель $6$ из $36 x^{2}$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- x^{4}) + 6 (6 x^{2}) - 6}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.5.3

Вынесем множитель $6$ из $- 6$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- x^{4}) + 6 (6 x^{2}) + 6 (- 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.5.4

Вынесем множитель $6$ из $6 (- x^{4}) + 6 (6 x^{2})$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- x^{4} + 6 x^{2}) + 6 (- 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.5.5

Вынесем множитель $6$ из $6 (- x^{4} + 6 x^{2}) + 6 (- 1)$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- x^{4} + 6 x^{2} - 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.6

Вынесем множитель $- 1$ из $- x^{4}$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- (x^{4}) + 6 x^{2} - 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.7

Вынесем множитель $- 1$ из $6 x^{2}$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- (x^{4}) - (- 6 x^{2}) - 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.8

Вынесем множитель $- 1$ из $- (x^{4}) - (- 6 x^{2})$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- (x^{4} - 6 x^{2}) - 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.9

Перепишем $- 1$ в виде $- 1 (1)$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- (x^{4} - 6 x^{2}) - 1 \cdot 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.10

Вынесем множитель $- 1$ из $- (x^{4} - 6 x^{2}) - 1 (1)$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- (x^{4} - 6 x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.11

Перепишем $- (x^{4} - 6 x^{2} + 1)$ в виде $- 1 (x^{4} - 6 x^{2} + 1)$ .

$f''' (x) = \frac{6 (- 1 (x^{4} - 6 x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 3.22.12

Вынесем знак минуса перед дробью.

$f''' (x) = - \frac{6 (x^{4} - 6 x^{2} + 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 4

Найдем четвертую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Поскольку $- 6$ является константой относительно $x$ , производная $- \frac{6 (x^{4} - 6 x^{2} + 1)}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$ по $x$ равна $- 6 \frac{d}{d x} [\frac{x^{4} - 6 x^{2} + 1}{{(x^{2} + 1)}^{4}}]$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{d}{d x} \frac{x^{4} - 6 x^{2} + 1}{{(x^{2} + 1)}^{4}}$

Этап 4.2

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} \frac{d}{d x} (x^{4} - 6 x^{2} + 1) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{({(x^{2} + 1)}^{4})}^{2}}$

Этап 4.3

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.3.1

Перемножим экспоненты в ${({(x^{2} + 1)}^{4})}^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.3.1.1

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} \frac{d}{d x} (x^{4} - 6 x^{2} + 1) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{4 \cdot 2}}$

Этап 4.3.1.2

Умножим $4$ на $2$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} \frac{d}{d x} (x^{4} - 6 x^{2} + 1) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.3.2

По правилу суммы производная $x^{4} - 6 x^{2} + 1$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 6 x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (\frac{d}{d x} (x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 6 x^{2}) + \frac{d}{d x} (1)) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.3.3

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 4$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} + \frac{d}{d x} (- 6 x^{2}) + \frac{d}{d x} (1)) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.3.4

Поскольку $- 6$ является константой относительно $x$ , производная $- 6 x^{2}$ по $x$ равна $- 6 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 6 \frac{d}{d x} x^{2} + \frac{d}{d x} (1)) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.3.5

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 6 (2 x) + \frac{d}{d x} (1)) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.3.6

Умножим $2$ на $- 6$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x + \frac{d}{d x} (1)) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.3.7

Поскольку $1$ является константой относительно $x$ , производная $1$ относительно $x$ равна $0$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x + 0) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.3.8

Добавим $4 x^{3} - 12 x$ и $0$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) \frac{d}{d x} {(x^{2} + 1)}^{4}}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.4

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.4.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u$ как $x^{2} + 1$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (\frac{d}{d u} (u^{4}) \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.4.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ имеет вид $n u^{n - 1}$ , где $n = 4$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (4 u^{3} \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.4.3

Заменим все вхождения $u$ на $x^{2} + 1$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x) - (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (4 {(x^{2} + 1)}^{3} \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.5

Упростим с помощью разложения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.5.1

Умножим $4$ на $- 1$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) ({(x^{2} + 1)}^{3} \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.5.2

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{3}$ из ${(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) ({(x^{2} + 1)}^{3} \frac{d}{d x} [x^{2} + 1])$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.5.2.1

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{3}$ из ${(x^{2} + 1)}^{4} (4 x^{3} - 12 x)$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{3} ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x)) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) ({(x^{2} + 1)}^{3} \frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.5.2.2

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{3}$ из $- 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) ({(x^{2} + 1)}^{3} \frac{d}{d x} [x^{2} + 1])$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{3} ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x)) + {(x^{2} + 1)}^{3} (- 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1)))}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.5.2.3

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{3}$ из ${(x^{2} + 1)}^{3} ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x)) + {(x^{2} + 1)}^{3} (- 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (\frac{d}{d x} [x^{2} + 1]))$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{3} ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1)))}{{(x^{2} + 1)}^{8}}$

Этап 4.6

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.6.1

Вынесем множитель ${(x^{2} + 1)}^{3}$ из ${(x^{2} + 1)}^{8}$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{3} ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1)))}{{(x^{2} + 1)}^{3} {(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.6.2

Сократим общий множитель.

$f^{4} (x) = - 6 \frac{{(x^{2} + 1)}^{3} ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1)))}{{(x^{2} + 1)}^{3} {(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.6.3

Перепишем это выражение.

$f^{4} (x) = - 6 \frac{(x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (\frac{d}{d x} (x^{2} + 1))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.7

По правилу суммы производная $x^{2} + 1$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{(x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (\frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (1))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.8

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{(x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (2 x + \frac{d}{d x} (1))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.9

Поскольку $1$ является константой относительно $x$ , производная $1$ относительно $x$ равна $0$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{(x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (2 x + 0)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.10

Объединим дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.10.1

Добавим $2 x$ и $0$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{(x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 4 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) (2 x)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.10.2

Умножим $2$ на $- 4$ .

$f^{4} (x) = - 6 \frac{(x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 8 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) x}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.10.3

Объединим $- 6$ и $\frac{(x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 8 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) x}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$ .

$f^{4} (x) = \frac{- 6 ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 8 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) x)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.10.4

Вынесем знак минуса перед дробью.

$f^{4} (x) = - \frac{(6) ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 8 (x^{4} - 6 x^{2} + 1) x)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.1

Применим свойство дистрибутивности.

$f^{4} (x) = - \frac{6 ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) + (- 8 x^{4} - 8 (- 6 x^{2}) - 8 \cdot 1) x)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.2

Применим свойство дистрибутивности.

$f^{4} (x) = - \frac{6 ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x) - 8 x^{4} x - 8 (- 6 x^{2}) x - 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.3

Применим свойство дистрибутивности.

$f^{4} (x) = - \frac{6 ((x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.1

Развернем $(x^{2} + 1) (4 x^{3} - 12 x)$ , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.1.1

Применим свойство дистрибутивности.

$f^{4} (x) = - \frac{6 (x^{2} (4 x^{3} - 12 x) + 1 (4 x^{3} - 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.1.2

Применим свойство дистрибутивности.

$f^{4} (x) = - \frac{6 (x^{2} (4 x^{3}) + x^{2} (- 12 x) + 1 (4 x^{3} - 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.1.3

Применим свойство дистрибутивности.

$f^{4} (x) = - \frac{6 (x^{2} (4 x^{3}) + x^{2} (- 12 x) + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2

Упростим и объединим подобные члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.2.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.2.1.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{2} x^{3} + x^{2} (- 12 x) + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.2

Умножим $x^{2}$ на $x^{3}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.2.1.2.1

Перенесем $x^{3}$ .

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 (x^{3} x^{2}) + x^{2} (- 12 x) + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{3 + 2} + x^{2} (- 12 x) + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.2.3

Добавим $3$ и $2$ .

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} + x^{2} (- 12 x) + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.3

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} - 12 x^{2} x + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.4

Умножим $x^{2}$ на $x$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.2.1.4.1

Перенесем $x$ .

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} - 12 (x \cdot x^{2}) + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.4.2

Умножим $x$ на $x^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.2.1.4.2.1

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} - 12 (x \cdot x^{2}) + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.4.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} - 12 x^{1 + 2} + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.4.3

Добавим $1$ и $2$ .

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} - 12 x^{3} + 1 (4 x^{3}) + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.5

Умножим $4 x^{3}$ на $1$ .

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} - 12 x^{3} + 4 x^{3} + 1 (- 12 x)) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.1.6

Умножим $- 12 x$ на $1$ .

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} - 12 x^{3} + 4 x^{3} - 12 x) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.2.2

Добавим $- 12 x^{3}$ и $4 x^{3}$ .

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5} - 8 x^{3} - 12 x) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.3

Применим свойство дистрибутивности.

$f^{4} (x) = - \frac{6 (4 x^{5}) + 6 (- 8 x^{3}) + 6 (- 12 x) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.4

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.4.1

Умножим $4$ на $6$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} + 6 (- 8 x^{3}) + 6 (- 12 x) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.4.2

Умножим $- 8$ на $6$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} + 6 (- 12 x) + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.4.3

Умножим $- 12$ на $6$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x + 6 (- 8 x^{4} x) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.5

Умножим $x^{4}$ на $x$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.5.1

Перенесем $x$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x + 6 (- 8 (x \cdot x^{4})) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.5.2

Умножим $x$ на $x^{4}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.5.2.1

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x + 6 (- 8 (x \cdot x^{4})) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.5.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x + 6 (- 8 x^{1 + 4}) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.5.3

Добавим $1$ и $4$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x + 6 (- 8 x^{5}) + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.6

Умножим $- 8$ на $6$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 6 (- 8 (- 6 x^{2}) x) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.7

Умножим $x^{2}$ на $x$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.7.1

Перенесем $x$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 6 (- 8 (- 6 (x \cdot x^{2}))) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.7.2

Умножим $x$ на $x^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.4.1.7.2.1

Возведем $x$ в степень $1$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 6 (- 8 (- 6 (x \cdot x^{2}))) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.7.2.2

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 6 (- 8 (- 6 x^{1 + 2})) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.7.3

Добавим $1$ и $2$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 6 (- 8 (- 6 x^{3})) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.8

Умножим $- 6$ на $- 8$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 6 (48 x^{3}) + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.9

Умножим $48$ на $6$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 288 x^{3} + 6 (- 8 \cdot (1 x))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.10

Умножим $- 8$ на $1$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 288 x^{3} + 6 (- 8 x)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.1.11

Умножим $- 8$ на $6$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x - 48 x^{5} + 288 x^{3} - 48 x}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.2

Вычтем $48 x^{5}$ из $24 x^{5}$ .

$f^{4} (x) = - \frac{- 24 x^{5} - 48 x^{3} - 72 x + 288 x^{3} - 48 x}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.3

Добавим $- 48 x^{3}$ и $288 x^{3}$ .

$f^{4} (x) = - \frac{- 24 x^{5} + 240 x^{3} - 72 x - 48 x}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.4.4

Вычтем $48 x$ из $- 72 x$ .

$f^{4} (x) = - \frac{- 24 x^{5} + 240 x^{3} - 120 x}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.5

Вынесем множитель $24 x$ из $- 24 x^{5} + 240 x^{3} - 120 x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.11.5.1

Вынесем множитель $24 x$ из $- 24 x^{5}$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- x^{4}) + 240 x^{3} - 120 x}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.5.2

Вынесем множитель $24 x$ из $240 x^{3}$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- x^{4}) + 24 x (10 x^{2}) - 120 x}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.5.3

Вынесем множитель $24 x$ из $- 120 x$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- x^{4}) + 24 x (10 x^{2}) + 24 x (- 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.5.4

Вынесем множитель $24 x$ из $24 x (- x^{4}) + 24 x (10 x^{2})$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- x^{4} + 10 x^{2}) + 24 x (- 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.5.5

Вынесем множитель $24 x$ из $24 x (- x^{4} + 10 x^{2}) + 24 x (- 5)$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- x^{4} + 10 x^{2} - 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.6

Вынесем множитель $- 1$ из $- x^{4}$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- (x^{4}) + 10 x^{2} - 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.7

Вынесем множитель $- 1$ из $10 x^{2}$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- (x^{4}) - (- 10 x^{2}) - 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.8

Вынесем множитель $- 1$ из $- (x^{4}) - (- 10 x^{2})$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- (x^{4} - 10 x^{2}) - 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.9

Перепишем $- 5$ в виде $- 1 (5)$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- (x^{4} - 10 x^{2}) - 1 \cdot 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.10

Вынесем множитель $- 1$ из $- (x^{4} - 10 x^{2}) - 1 (5)$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- (x^{4} - 10 x^{2} + 5))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.11

Перепишем $- (x^{4} - 10 x^{2} + 5)$ в виде $- 1 (x^{4} - 10 x^{2} + 5)$ .

$f^{4} (x) = - \frac{24 x (- 1 (x^{4} - 10 x^{2} + 5))}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.12

Вынесем знак минуса перед дробью.

$f^{4} (x) = \frac{(24 x) (x^{4} - 10 x^{2} + 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.13

Умножим $- 1$ на $- 1$ .

$f^{4} (x) = 1 (\frac{(24 x) (x^{4} - 10 x^{2} + 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}})$

Этап 4.11.14

Умножим $\frac{(24 x) (x^{4} - 10 x^{2} + 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$ на $1$ .

$f^{4} (x) = \frac{(24 x) (x^{4} - 10 x^{2} + 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 4.11.15

Изменим порядок множителей в $\frac{(24 x) (x^{4} - 10 x^{2} + 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$ .

$f^{4} (x) = \frac{24 x (x^{4} - 10 x^{2} + 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$

Этап 5

Четвертая производная $f (x)$ по $x$ равна $\frac{24 x (x^{4} - 10 x^{2} + 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$ .

$\frac{24 x (x^{4} - 10 x^{2} + 5)}{{(x^{2} + 1)}^{5}}$