Математический анализ Примеры

$y = \cos (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})$

Этап 1

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 $f (x) = \cos (x)$ и $g (x) = \frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{1}$ как $\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [\cos (u_{1})] \frac{d}{d x} [\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}]$

Этап 1.2

Производная $\cos (u_{1})$ по $u_{1}$ равна $- \sin (u_{1})$ .

$- \sin (u_{1}) \frac{d}{d x} [\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}]$

Этап 1.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на $\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{d}{d x} [\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}]$

Этап 2

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 $f (x) = 1 - e^{5 x}$ и $g (x) = 1 + e^{5 x}$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 - e^{5 x}] - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 3

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

По правилу суммы производная $1 - e^{5 x}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- e^{5 x}]$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- e^{5 x}]) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 3.2

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

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (0 + \frac{d}{d x} [- e^{5 x}]) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 3.3

Добавим $0$ и $\frac{d}{d x} [- e^{5 x}]$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) \frac{d}{d x} [- e^{5 x}] - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 3.4

Поскольку $- 1$ является константой относительно $x$ , производная $- e^{5 x}$ по $x$ равна $- \frac{d}{d x} [e^{5 x}]$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- \frac{d}{d x} [e^{5 x}]) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 4

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{2}$ как $5 x$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- (\frac{d}{d u_{2}} [e^{u_{2}}] \frac{d}{d x} [5 x])) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 4.2

Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что $\frac{d}{d u_{2}} [a^{u_{2}}]$ имеет вид $a^{u_{2}} \ln (a)$ , где $a$ = $e$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- (e^{u_{2}} \frac{d}{d x} [5 x])) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 4.3

Заменим все вхождения $u_{2}$ на $5 x$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- (e^{5 x} \frac{d}{d x} [5 x])) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 5

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Поскольку $5$ является константой относительно $x$ , производная $5 x$ по $x$ равна $5 \frac{d}{d x} [x]$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- e^{5 x} (5 \frac{d}{d x} [x])) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 5.2

Умножим $5$ на $- 1$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x} \frac{d}{d x} [x]) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 5.3

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

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x} \cdot 1) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 5.4

Умножим $- 5$ на $1$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 5.5

По правилу суммы производная $1 + e^{5 x}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [e^{5 x}]$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [e^{5 x}])}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 5.6

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

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) (0 + \frac{d}{d x} [e^{5 x}])}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 5.7

Добавим $0$ и $\frac{d}{d x} [e^{5 x}]$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) \frac{d}{d x} [e^{5 x}]}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 6

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{3}$ как $5 x$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) (\frac{d}{d u_{3}} [e^{u_{3}}] \frac{d}{d x} [5 x])}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 6.2

Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что $\frac{d}{d u_{3}} [a^{u_{3}}]$ имеет вид $a^{u_{3}} \ln (a)$ , где $a$ = $e$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) (e^{u_{3}} \frac{d}{d x} [5 x])}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 6.3

Заменим все вхождения $u_{3}$ на $5 x$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) (e^{5 x} \frac{d}{d x} [5 x])}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 7

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

Поскольку $5$ является константой относительно $x$ , производная $5 x$ по $x$ равна $5 \frac{d}{d x} [x]$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - (1 - e^{5 x}) (e^{5 x} (5 \frac{d}{d x} [x]))}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 7.2

Умножим $5$ на $- 1$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - 5 (1 - e^{5 x}) (e^{5 x} (\frac{d}{d x} [x]))}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 7.3

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

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - 5 (1 - e^{5 x}) (e^{5 x} \cdot 1)}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 7.4

Объединим дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.4.1

Умножим $e^{5 x}$ на $1$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}}) \frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - 5 (1 - e^{5 x}) e^{5 x}}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 7.4.2

Объединим $\frac{(1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - 5 (1 - e^{5 x}) e^{5 x}}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$ и $\sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})$ .

$- \frac{((1 + e^{5 x}) (- 5 e^{5 x}) - 5 (1 - e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1

Применим свойство дистрибутивности.

$- \frac{(1 (- 5 e^{5 x}) + e^{5 x} (- 5 e^{5 x}) - 5 (1 - e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.2

Применим свойство дистрибутивности.

$- \frac{(1 (- 5 e^{5 x}) + e^{5 x} (- 5 e^{5 x}) + (- 5 \cdot 1 - 5 (- e^{5 x})) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.3

Применим свойство дистрибутивности.

$- \frac{(1 (- 5 e^{5 x}) + e^{5 x} (- 5 e^{5 x}) - 5 \cdot 1 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.4.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.4.1.1

Умножим $- 5 e^{5 x}$ на $1$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} + e^{5 x} (- 5 e^{5 x}) - 5 \cdot 1 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.2

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{5 x} e^{5 x} - 5 \cdot 1 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.3

Умножим $e^{5 x}$ на $e^{5 x}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.4.1.3.1

Перенесем $e^{5 x}$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 (e^{5 x} e^{5 x}) - 5 \cdot 1 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.3.2

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

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{5 x + 5 x} - 5 \cdot 1 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.3.3

Добавим $5 x$ и $5 x$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 \cdot 1 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.4

Умножим $- 5$ на $1$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x}) e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.5

Умножим $e^{5 x}$ на $e^{5 x}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.4.1.5.1

Перенесем $e^{5 x}$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} - 5 (- (e^{5 x} e^{5 x}))) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.5.2

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

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} - 5 (- e^{5 x + 5 x})) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.5.3

Добавим $5 x$ и $5 x$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} - 5 (- e^{10 x})) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.6

Умножим $- 1$ на $- 5$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} + 5 e^{10 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.2

Объединим противоположные члены в $- 5 e^{5 x} - 5 e^{10 x} - 5 e^{5 x} + 5 e^{10 x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.4.2.1

Добавим $- 5 e^{10 x}$ и $5 e^{10 x}$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} + 0 - 5 e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.2.2

Добавим $- 5 e^{5 x}$ и $0$ .

$- \frac{(- 5 e^{5 x} - 5 e^{5 x}) \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.4.3

Вычтем $5 e^{5 x}$ из $- 5 e^{5 x}$ .

$- \frac{- 10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.5

Объединим термины.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.5.1

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- - \frac{10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.5.2

Умножим $- 1$ на $- 1$ .

$1 \frac{10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$

Этап 8.5.3

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

$\frac{10 e^{5 x} \sin (\frac{1 - e^{5 x}}{1 + e^{5 x}})}{{(1 + e^{5 x})}^{2}}$