Математический анализ Примеры

$y = \arcsin (\sqrt{5 - 3 x^{2}})$

Этап 1

С помощью $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ запишем $\sqrt{5 - 3 x^{2}}$ в виде ${(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{d}{d x} [\arcsin ({(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}})]$

Этап 2

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 $f (x) = \arcsin (x)$ и $g (x) = {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{1}$ как ${(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Этап 2.2

Производная $\arcsin (u_{1})$ по $u_{1}$ равна $\frac{1}{\sqrt{1 - {u_{1}}^{2}}}$ .

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

Этап 2.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на ${(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 - {({(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}}} \frac{d}{d x} [{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]$

Этап 3

Перемножим экспоненты в ${({(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

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

$\frac{1}{\sqrt{1 - {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2} \cdot 2}}} \frac{d}{d x} [{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]$

Этап 3.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.2.1

Сократим общий множитель.

$\frac{1}{\sqrt{1 - {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2} \cdot 2}}} \frac{d}{d x} [{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]$

Этап 3.2.2

Перепишем это выражение.

$\frac{1}{\sqrt{1 - {(5 - 3 x^{2})}^{1}}} \frac{d}{d x} [{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]$

Этап 4

Упростим.

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} \frac{d}{d x} [{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]$

Этап 5

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{2}$ как $5 - 3 x^{2}$ .

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

Этап 5.2

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

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

Этап 5.3

Заменим все вхождения $u_{2}$ на $5 - 3 x^{2}$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{1}{2} {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 6

Чтобы записать $- 1$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{2}{2}$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{1}{2} {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 7

Объединим $- 1$ и $\frac{2}{2}$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{1}{2} {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 8

Объединим числители над общим знаменателем.

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{1}{2} {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 9

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.1

Умножим $- 1$ на $2$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{1}{2} {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1 - 2}{2}} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 9.2

Вычтем $2$ из $1$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{1}{2} {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{- 1}{2}} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 10

Объединим дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 10.1

Вынесем знак минуса перед дробью.

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{1}{2} {(5 - 3 x^{2})}^{- \frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 10.2

Объединим $\frac{1}{2}$ и ${(5 - 3 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{{(5 - 3 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}}{2} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 10.3

Перенесем ${(5 - 3 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}$ в знаменатель, используя правило отрицательных степеней $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (\frac{1}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}])$

Этап 10.4

Умножим $\frac{1}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ на $\frac{1}{\sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}}$ .

$\frac{1}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} \frac{d}{d x} [5 - 3 x^{2}]$

Этап 11

По правилу суммы производная $5 - 3 x^{2}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [5] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}]$ .

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

Этап 12

Поскольку $5$ является константой относительно $x$ , производная $5$ относительно $x$ равна $0$ .

$\frac{1}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (0 + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}])$

Этап 13

Добавим $0$ и $\frac{d}{d x} [- 3 x^{2}]$ .

$\frac{1}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}]$

Этап 14

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

$\frac{1}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (- 3 \frac{d}{d x} [x^{2}])$

Этап 15

Объединим дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 15.1

Объединим $- 3$ и $\frac{1}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}}$ .

$\frac{- 3}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Этап 15.2

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{3}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Этап 16

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

$- \frac{3}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} (2 x)$

Этап 17

Упростим члены.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 17.1

Умножим $2$ на $- 1$ .

$- 2 \frac{3}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} x$

Этап 17.2

Объединим $- 2$ и $\frac{3}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}}$ .

$\frac{- 2 \cdot 3}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} x$

Этап 17.3

Умножим $- 2$ на $3$ .

$\frac{- 6}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}} x$

Этап 17.4

Объединим $\frac{- 6}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}}$ и $x$ .

$\frac{- 6 x}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}}$

Этап 17.5

Вынесем множитель $2$ из $- 6 x$ .

$\frac{2 (- 3 x)}{2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}}$

Этап 18

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 18.1

Вынесем множитель $2$ из $2 {(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}$ .

$\frac{2 (- 3 x)}{2 ({(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})})}$

Этап 18.2

Сократим общий множитель.

$\frac{2 (- 3 x)}{2 ({(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})})}$

Этап 18.3

Перепишем это выражение.

$\frac{- 3 x}{{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}}$

Этап 19

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{3 x}{{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - (5 - 3 x^{2})}}$

Этап 20

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 20.1

Применим свойство дистрибутивности.

$- \frac{3 x}{{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - 1 \cdot 5 - (- 3 x^{2})}}$

Этап 20.2

Объединим термины.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 20.2.1

Умножим $- 1$ на $5$ .

$- \frac{3 x}{{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - 5 - (- 3 x^{2})}}$

Этап 20.2.2

Умножим $- 3$ на $- 1$ .

$- \frac{3 x}{{(5 - 3 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \sqrt{1 - 5 + 3 x^{2}}}$

Этап 20.2.3

Вычтем $5$ из $1$ .

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