Математический анализ Примеры

$f (x) = \ln (\frac{x + 9}{x - 9})$

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 $f (x) = \ln (x)$ и $g (x) = \frac{x + 9}{x - 9}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u$ как $\frac{x + 9}{x - 9}$ .

$\frac{d}{d u} [\ln (u)] \frac{d}{d x} [\frac{x + 9}{x - 9}]$

Этап 1.2

Производная $\ln (u)$ по $u$ равна $\frac{1}{u}$ .

$\frac{1}{u} \frac{d}{d x} [\frac{x + 9}{x - 9}]$

Этап 1.3

Заменим все вхождения $u$ на $\frac{x + 9}{x - 9}$ .

$\frac{1}{\frac{x + 9}{x - 9}} \frac{d}{d x} [\frac{x + 9}{x - 9}]$

Этап 2

Умножим на обратную дробь, чтобы разделить на $\frac{x + 9}{x - 9}$ .

$1 \frac{x - 9}{x + 9} \frac{d}{d x} [\frac{x + 9}{x - 9}]$

Этап 3

Умножим $\frac{x - 9}{x + 9}$ на $1$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \frac{d}{d x} [\frac{x + 9}{x - 9}]$

Этап 4

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 $f (x) = x + 9$ и $g (x) = x - 9$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{(x - 9) \frac{d}{d x} [x + 9] - (x + 9) \frac{d}{d x} [x - 9]}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

По правилу суммы производная $x + 9$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [9]$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{(x - 9) (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [9]) - (x + 9) \frac{d}{d x} [x - 9]}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.2

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

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{(x - 9) (1 + \frac{d}{d x} [9]) - (x + 9) \frac{d}{d x} [x - 9]}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.3

Поскольку $9$ является константой относительно $x$ , производная $9$ относительно $x$ равна $0$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{(x - 9) (1 + 0) - (x + 9) \frac{d}{d x} [x - 9]}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.4

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.4.1

Добавим $1$ и $0$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{(x - 9) \cdot 1 - (x + 9) \frac{d}{d x} [x - 9]}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.4.2

Умножим $x - 9$ на $1$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{x - 9 - (x + 9) \frac{d}{d x} [x - 9]}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.5

По правилу суммы производная $x - 9$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 9]$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{x - 9 - (x + 9) (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 9])}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.6

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

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{x - 9 - (x + 9) (1 + \frac{d}{d x} [- 9])}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.7

Поскольку $- 9$ является константой относительно $x$ , производная $- 9$ относительно $x$ равна $0$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{x - 9 - (x + 9) (1 + 0)}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.8

Объединим дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.8.1

Добавим $1$ и $0$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{x - 9 - (x + 9) \cdot 1}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.8.2

Умножим $- 1$ на $1$ .

$\frac{x - 9}{x + 9} \cdot \frac{x - 9 - (x + 9)}{{(x - 9)}^{2}}$

Этап 5.8.3

Умножим $\frac{x - 9}{x + 9}$ на $\frac{x - 9 - (x + 9)}{{(x - 9)}^{2}}$ .

$\frac{(x - 9) (x - 9 - (x + 9))}{(x + 9) {(x - 9)}^{2}}$

Этап 6

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Вынесем множитель $x - 9$ из $(x + 9) {(x - 9)}^{2}$ .

$\frac{(x - 9) (x - 9 - (x + 9))}{(x - 9) ((x + 9) (x - 9))}$

Этап 6.2

Сократим общий множитель.

$\frac{(x - 9) (x - 9 - (x + 9))}{(x - 9) ((x + 9) (x - 9))}$

Этап 6.3

Перепишем это выражение.

$\frac{x - 9 - (x + 9)}{(x + 9) (x - 9)}$

Этап 7

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

Применим свойство дистрибутивности.

$\frac{x - 9 - x - 1 \cdot 9}{(x + 9) (x - 9)}$

Этап 7.2

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.1

Объединим противоположные члены в $x - 9 - x - 1 \cdot 9$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.1.1

Вычтем $x$ из $x$ .

$\frac{0 - 9 - 1 \cdot 9}{(x + 9) (x - 9)}$

Этап 7.2.1.2

Вычтем $9$ из $0$ .

$\frac{- 9 - 1 \cdot 9}{(x + 9) (x - 9)}$

Этап 7.2.2

Умножим $- 1$ на $9$ .

$\frac{- 9 - 9}{(x + 9) (x - 9)}$

Этап 7.2.3

Вычтем $9$ из $- 9$ .

$\frac{- 18}{(x + 9) (x - 9)}$

Этап 7.3

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{18}{(x + 9) (x - 9)}$