Математический анализ Примеры

$y = \cos (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}})$

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 $g (x) = \frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{1}$ как $\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [\cos (u_{1})] \frac{d}{d x} [\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}]$

Этап 1.2

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

$- \sin (u_{1}) \frac{d}{d x} [\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}]$

Этап 1.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на $\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}$ .

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

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 $f (x) = 1 - e^{8 x}$ и $g (x) = 1 + e^{8 x}$ .

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

Этап 3

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

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

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

Этап 3.2

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

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{(1 + e^{8 x}) (0 + \frac{d}{d x} [- e^{8 x}]) - (1 - e^{8 x}) \frac{d}{d x} [1 + e^{8 x}]}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 3.3

Добавим $0$ и $\frac{d}{d x} [- e^{8 x}]$ .

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

Этап 3.4

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

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

Этап 4

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{2}$ как $8 x$ .

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

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 $a$ = $e$ .

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

Этап 4.3

Заменим все вхождения $u_{2}$ на $8 x$ .

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

Этап 5

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

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

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

Этап 5.2

Умножим $8$ на $- 1$ .

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

Этап 5.3

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

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

Этап 5.4

Умножим $- 8$ на $1$ .

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

Этап 5.5

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

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

Этап 5.6

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

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{(1 + e^{8 x}) (- 8 e^{8 x}) - (1 - e^{8 x}) (0 + \frac{d}{d x} [e^{8 x}])}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 5.7

Добавим $0$ и $\frac{d}{d x} [e^{8 x}]$ .

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

Этап 6

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{3}$ как $8 x$ .

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

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 $a$ = $e$ .

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

Этап 6.3

Заменим все вхождения $u_{3}$ на $8 x$ .

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

Этап 7

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

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

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

Этап 7.2

Умножим $8$ на $- 1$ .

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

Этап 7.3

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

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

Этап 7.4

Умножим $e^{8 x}$ на $1$ .

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

Этап 8

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1

Применим свойство дистрибутивности.

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

Этап 8.2

Применим свойство дистрибутивности.

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

Этап 8.3

Применим свойство дистрибутивности.

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

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 $- 8 e^{8 x}$ на $1$ .

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

Этап 8.4.1.2

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

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

Этап 8.4.1.3

Умножим $e^{8 x}$ на $e^{8 x}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.4.1.3.1

Перенесем $e^{8 x}$ .

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

Этап 8.4.1.3.2

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

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

Этап 8.4.1.3.3

Добавим $8 x$ и $8 x$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{- 8 e^{8 x} - 8 e^{16 x} - 8 \cdot 1 e^{8 x} - 8 (- e^{8 x}) e^{8 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.4

Умножим $- 8$ на $1$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{- 8 e^{8 x} - 8 e^{16 x} - 8 e^{8 x} - 8 (- e^{8 x}) e^{8 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.5

Умножим $e^{8 x}$ на $e^{8 x}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.4.1.5.1

Перенесем $e^{8 x}$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{- 8 e^{8 x} - 8 e^{16 x} - 8 e^{8 x} - 8 (- (e^{8 x} e^{8 x}))}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.5.2

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

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{- 8 e^{8 x} - 8 e^{16 x} - 8 e^{8 x} - 8 (- e^{8 x + 8 x})}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.5.3

Добавим $8 x$ и $8 x$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{- 8 e^{8 x} - 8 e^{16 x} - 8 e^{8 x} - 8 (- e^{16 x})}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 8.4.1.6

Умножим $- 1$ на $- 8$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{- 8 e^{8 x} - 8 e^{16 x} - 8 e^{8 x} + 8 e^{16 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 8.4.2

Объединим противоположные члены в $- 8 e^{8 x} - 8 e^{16 x} - 8 e^{8 x} + 8 e^{16 x}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.4.2.1

Добавим $- 8 e^{16 x}$ и $8 e^{16 x}$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{- 8 e^{8 x} + 0 - 8 e^{8 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 8.4.2.2

Добавим $- 8 e^{8 x}$ и $0$ .

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

Этап 8.4.3

Вычтем $8 e^{8 x}$ из $- 8 e^{8 x}$ .

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{- 16 e^{8 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 8.5

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) (- \frac{16 e^{8 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}})$

Этап 9

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.1

Объединим термины.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.1.1

Умножим $- 1$ на $- 1$ .

$1 \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{16 e^{8 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 9.1.2

Умножим $\sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}})$ на $1$ .

$\sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) \frac{16 e^{8 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 9.1.3

Объединим $\sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}})$ и $\frac{16 e^{8 x}}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$ .

$\frac{\sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}}) (16 e^{8 x})}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$

Этап 9.2

Изменим порядок членов.

$\frac{16 e^{8 x} \sin (\frac{1 - e^{8 x}}{1 + e^{8 x}})}{{(1 + e^{8 x})}^{2}}$