Математический анализ Примеры

$\frac{x^{4}}{4} + \frac{1}{8 x^{2}}$

Этап 1

По правилу суммы производная $\frac{x^{4}}{4} + \frac{1}{8 x^{2}}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [\frac{x^{4}}{4}] + \frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{x^{4}}{4}] + \frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$

Этап 2

Найдем значение $\frac{d}{d x} [\frac{x^{4}}{4}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Поскольку $\frac{1}{4}$ является константой относительно $x$ , производная $\frac{x^{4}}{4}$ по $x$ равна $\frac{1}{4} \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$\frac{1}{4} \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$

Этап 2.2

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

$\frac{1}{4} (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$

Этап 2.3

Объединим $4$ и $\frac{1}{4}$ .

$\frac{4}{4} x^{3} + \frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$

Этап 2.4

Объединим $\frac{4}{4}$ и $x^{3}$ .

$\frac{4 x^{3}}{4} + \frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$

Этап 2.5

Сократим общий множитель $4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.5.1

Сократим общий множитель.

$\frac{4 x^{3}}{4} + \frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$

Этап 2.5.2

Разделим $x^{3}$ на $1$ .

$x^{3} + \frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$

Этап 3

Найдем значение $\frac{d}{d x} [\frac{1}{8 x^{2}}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Поскольку $\frac{1}{8}$ является константой относительно $x$ , производная $\frac{1}{8 x^{2}}$ по $x$ равна $\frac{1}{8} \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{2}}]$ .

$x^{3} + \frac{1}{8} \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{2}}]$

Этап 3.2

Перепишем $\frac{1}{x^{2}}$ в виде ${(x^{2})}^{- 1}$ .

$x^{3} + \frac{1}{8} \frac{d}{d x} [{(x^{2})}^{- 1}]$

Этап 3.3

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 $f (x) = x^{- 1}$ и $g (x) = x^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.3.1

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

$x^{3} + \frac{1}{8} (\frac{d}{d u} [u^{- 1}] \frac{d}{d x} [x^{2}])$

Этап 3.3.2

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

$x^{3} + \frac{1}{8} (- u^{- 2} \frac{d}{d x} [x^{2}])$

Этап 3.3.3

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

$x^{3} + \frac{1}{8} (- {(x^{2})}^{- 2} \frac{d}{d x} [x^{2}])$

Этап 3.4

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

$x^{3} + \frac{1}{8} (- {(x^{2})}^{- 2} (2 x))$

Этап 3.5

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.5.1

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

$x^{3} + \frac{1}{8} (- x^{2 \cdot - 2} (2 x))$

Этап 3.5.2

Умножим $2$ на $- 2$ .

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

Этап 3.6

Умножим $2$ на $- 1$ .

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

Этап 3.7

Возведем $x$ в степень $1$ .

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

Этап 3.8

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

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

Этап 3.9

Вычтем $4$ из $1$ .

$x^{3} + \frac{1}{8} (- 2 x^{- 3})$

Этап 3.10

Объединим $- 2$ и $\frac{1}{8}$ .

$x^{3} + \frac{- 2}{8} x^{- 3}$

Этап 3.11

Объединим $\frac{- 2}{8}$ и $x^{- 3}$ .

$x^{3} + \frac{- 2 x^{- 3}}{8}$

Этап 3.12

Перенесем $x^{- 3}$ в знаменатель, используя правило отрицательных степеней $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$x^{3} + \frac{- 2}{8 x^{3}}$

Этап 3.13

Сократим общий множитель $- 2$ и $8$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.13.1

Вынесем множитель $2$ из $- 2$ .

$x^{3} + \frac{2 (- 1)}{8 x^{3}}$

Этап 3.13.2

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.13.2.1

Вынесем множитель $2$ из $8 x^{3}$ .

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

Этап 3.13.2.2

Сократим общий множитель.

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

Этап 3.13.2.3

Перепишем это выражение.

$x^{3} + \frac{- 1}{4 x^{3}}$

Этап 3.14

Вынесем знак минуса перед дробью.

$x^{3} - \frac{1}{4 x^{3}}$