Математический анализ Примеры

$f (x) = \frac{4}{\sqrt{x}} - \frac{5}{x} + \frac{8}{x^{4}}$

Этап 1

По правилу суммы производная $\frac{4}{\sqrt{x}} - \frac{5}{x} + \frac{8}{x^{4}}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [\frac{4}{\sqrt{x}}] + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{4}{\sqrt{x}}] + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

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

$\frac{d}{d x} [\frac{4}{x^{\frac{1}{2}}}] + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.2

Поскольку $4$ является константой относительно $x$ , производная $\frac{4}{x^{\frac{1}{2}}}$ по $x$ равна $4 \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}]$ .

$4 \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}] + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.3

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

$4 \frac{d}{d x} [{(x^{\frac{1}{2}})}^{- 1}] + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.4

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 $g (x) = x^{\frac{1}{2}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.4.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{1}$ как $x^{\frac{1}{2}}$ .

$4 (\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{- 1}] \frac{d}{d x} [x^{\frac{1}{2}}]) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.4.2

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

$4 (- {u_{1}}^{- 2} \frac{d}{d x} [x^{\frac{1}{2}}]) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.4.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на $x^{\frac{1}{2}}$ .

$4 (- {(x^{\frac{1}{2}})}^{- 2} \frac{d}{d x} [x^{\frac{1}{2}}]) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.5

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

$4 (- {(x^{\frac{1}{2}})}^{- 2} (\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} - 1})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.6

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

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.6.1

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

$4 (- x^{\frac{1}{2} \cdot - 2} (\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} - 1})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.6.2

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.6.2.1

Вынесем множитель $2$ из $- 2$ .

$4 (- x^{\frac{1}{2} \cdot (2 (- 1))} (\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} - 1})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.6.2.2

Сократим общий множитель.

$4 (- x^{\frac{1}{2} \cdot (2 \cdot - 1)} (\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} - 1})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.6.2.3

Перепишем это выражение.

$4 (- x^{- 1} (\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} - 1})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.7

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

$4 (- x^{- 1} (\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.8

Объединим $- 1$ и $\frac{2}{2}$ .

$4 (- x^{- 1} (\frac{1}{2} x^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.9

Объединим числители над общим знаменателем.

$4 (- x^{- 1} (\frac{1}{2} x^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.10

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.10.1

Умножим $- 1$ на $2$ .

$4 (- x^{- 1} (\frac{1}{2} x^{\frac{1 - 2}{2}})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.10.2

Вычтем $2$ из $1$ .

$4 (- x^{- 1} (\frac{1}{2} x^{\frac{- 1}{2}})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.11

Вынесем знак минуса перед дробью.

$4 (- x^{- 1} (\frac{1}{2} x^{- \frac{1}{2}})) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.12

Объединим $\frac{1}{2}$ и $x^{- \frac{1}{2}}$ .

$4 (- x^{- 1} \frac{x^{- \frac{1}{2}}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.13

Объединим $\frac{x^{- \frac{1}{2}}}{2}$ и $x^{- 1}$ .

$4 (- \frac{x^{- \frac{1}{2}} x^{- 1}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.14

Умножим $x^{- \frac{1}{2}}$ на $x^{- 1}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.14.1

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

$4 (- \frac{x^{- \frac{1}{2} - 1}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.14.2

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

$4 (- \frac{x^{- \frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.14.3

Объединим $- 1$ и $\frac{2}{2}$ .

$4 (- \frac{x^{- \frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.14.4

Объединим числители над общим знаменателем.

$4 (- \frac{x^{\frac{- 1 - 1 \cdot 2}{2}}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.14.5

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.14.5.1

Умножим $- 1$ на $2$ .

$4 (- \frac{x^{\frac{- 1 - 2}{2}}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.14.5.2

Вычтем $2$ из $- 1$ .

$4 (- \frac{x^{\frac{- 3}{2}}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.14.6

Вынесем знак минуса перед дробью.

$4 (- \frac{x^{- \frac{3}{2}}}{2}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.15

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

$4 (- \frac{1}{2 x^{\frac{3}{2}}}) + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.16

Умножим $- 1$ на $4$ .

$- 4 \frac{1}{2 x^{\frac{3}{2}}} + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.17

Объединим $- 4$ и $\frac{1}{2 x^{\frac{3}{2}}}$ .

$\frac{- 4}{2 x^{\frac{3}{2}}} + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.18

Вынесем множитель $2$ из $- 4$ .

$\frac{2 \cdot - 2}{2 x^{\frac{3}{2}}} + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.19

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.19.1

Вынесем множитель $2$ из $2 x^{\frac{3}{2}}$ .

$\frac{2 \cdot - 2}{2 (x^{\frac{3}{2}})} + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.19.2

Сократим общий множитель.

$\frac{2 \cdot - 2}{2 x^{\frac{3}{2}}} + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.19.3

Перепишем это выражение.

$\frac{- 2}{x^{\frac{3}{2}}} + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 2.20

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + \frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 3

Найдем значение $\frac{d}{d x} [- \frac{5}{x}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

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

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} - 5 \frac{d}{d x} [\frac{1}{x}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 3.2

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

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} - 5 \frac{d}{d x} [x^{- 1}] + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 3.3

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

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} - 5 (- x^{- 2}) + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 3.4

Умножим $- 1$ на $- 5$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + \frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$

Этап 4

Найдем значение $\frac{d}{d x} [\frac{8}{x^{4}}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Поскольку $8$ является константой относительно $x$ , производная $\frac{8}{x^{4}}$ по $x$ равна $8 \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{4}}]$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{4}}]$

Этап 4.2

Перепишем $\frac{1}{x^{4}}$ в виде ${(x^{4})}^{- 1}$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 \frac{d}{d x} [{(x^{4})}^{- 1}]$

Этап 4.3

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.3.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{2}$ как $x^{4}$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{- 1}] \frac{d}{d x} [x^{4}])$

Этап 4.3.2

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

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- {u_{2}}^{- 2} \frac{d}{d x} [x^{4}])$

Этап 4.3.3

Заменим все вхождения $u_{2}$ на $x^{4}$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- {(x^{4})}^{- 2} \frac{d}{d x} [x^{4}])$

Этап 4.4

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

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- {(x^{4})}^{- 2} (4 x^{3}))$

Этап 4.5

Перемножим экспоненты в ${(x^{4})}^{- 2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.5.1

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

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- x^{4 \cdot - 2} (4 x^{3}))$

Этап 4.5.2

Умножим $4$ на $- 2$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- x^{- 8} (4 x^{3}))$

Этап 4.6

Умножим $4$ на $- 1$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- 4 x^{- 8} x^{3})$

Этап 4.7

Умножим $x^{- 8}$ на $x^{3}$ , сложив экспоненты.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.7.1

Перенесем $x^{3}$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- 4 (x^{3} x^{- 8}))$

Этап 4.7.2

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

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- 4 x^{3 - 8})$

Этап 4.7.3

Вычтем $8$ из $3$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} + 8 (- 4 x^{- 5})$

Этап 4.8

Умножим $- 4$ на $8$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 x^{- 2} - 32 x^{- 5}$

Этап 5

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 \frac{1}{x^{2}} - 32 x^{- 5}$

Этап 5.2

Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + 5 \frac{1}{x^{2}} - 32 \frac{1}{x^{5}}$

Этап 5.3

Объединим термины.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.3.1

Объединим $5$ и $\frac{1}{x^{2}}$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + \frac{5}{x^{2}} - 32 \frac{1}{x^{5}}$

Этап 5.3.2

Объединим $- 32$ и $\frac{1}{x^{5}}$ .

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + \frac{5}{x^{2}} + \frac{- 32}{x^{5}}$

Этап 5.3.3

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}} + \frac{5}{x^{2}} - \frac{32}{x^{5}}$

Этап 5.4

Изменим порядок членов.

$\frac{5}{x^{2}} - \frac{32}{x^{5}} - \frac{2}{x^{\frac{3}{2}}}$