Математический анализ Примеры

$y = \frac{e^{10 x} + e^{- 10 x}}{x}$

Этап 1

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 $f (x) = e^{10 x} + e^{- 10 x}$ и $g (x) = x$ .

$\frac{x \frac{d}{d x} [e^{10 x} + e^{- 10 x}] - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 2

По правилу суммы производная $e^{10 x} + e^{- 10 x}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [e^{10 x}] + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]$ .

$\frac{x (\frac{d}{d x} [e^{10 x}] + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 3

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 $f (x) = e^{x}$ и $g (x) = 10 x$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{1}$ как $10 x$ .

$\frac{x (\frac{d}{d u_{1}} [e^{u_{1}}] \frac{d}{d x} [10 x] + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 3.2

Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что $\frac{d}{d u_{1}} [a^{u_{1}}]$ имеет вид $a^{u_{1}} \ln (a)$ , где $a$ = $e$ .

$\frac{x (e^{u_{1}} \frac{d}{d x} [10 x] + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 3.3

Заменим все вхождения $u_{1}$ на $10 x$ .

$\frac{x (e^{10 x} \frac{d}{d x} [10 x] + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 4

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Поскольку $10$ является константой относительно $x$ , производная $10 x$ по $x$ равна $10 \frac{d}{d x} [x]$ .

$\frac{x (e^{10 x} (10 \frac{d}{d x} [x]) + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 4.2

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

$\frac{x (e^{10 x} (10 \cdot 1) + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 4.3

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.3.1

Умножим $10$ на $1$ .

$\frac{x (e^{10 x} \cdot 10 + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 4.3.2

Перенесем $10$ влево от $e^{10 x}$ .

$\frac{x (10 \cdot e^{10 x} + \frac{d}{d x} [e^{- 10 x}]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 5

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Чтобы применить цепное правило, зададим $u_{2}$ как $- 10 x$ .

$\frac{x (10 e^{10 x} + \frac{d}{d u_{2}} [e^{u_{2}}] \frac{d}{d x} [- 10 x]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 5.2

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

$\frac{x (10 e^{10 x} + e^{u_{2}} \frac{d}{d x} [- 10 x]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 5.3

Заменим все вхождения $u_{2}$ на $- 10 x$ .

$\frac{x (10 e^{10 x} + e^{- 10 x} \frac{d}{d x} [- 10 x]) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 6

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Поскольку $- 10$ является константой относительно $x$ , производная $- 10 x$ по $x$ равна $- 10 \frac{d}{d x} [x]$ .

$\frac{x (10 e^{10 x} + e^{- 10 x} (- 10 \frac{d}{d x} [x])) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 6.2

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

$\frac{x (10 e^{10 x} + e^{- 10 x} (- 10 \cdot 1)) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 6.3

Упростим выражение.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.3.1

Умножим $- 10$ на $1$ .

$\frac{x (10 e^{10 x} + e^{- 10 x} \cdot - 10) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 6.3.2

Перенесем $- 10$ влево от $e^{- 10 x}$ .

$\frac{x (10 e^{10 x} - 10 \cdot e^{- 10 x}) - (e^{10 x} + e^{- 10 x}) \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}}$

Этап 6.4

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

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

Этап 6.5

Умножим $- 1$ на $1$ .

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

Этап 7

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

Применим свойство дистрибутивности.

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

Этап 7.2

Применим свойство дистрибутивности.

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

Этап 7.3

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.3.1

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

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

Этап 7.3.2

Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.

$\frac{10 x e^{10 x} - 10 x e^{- 10 x} - e^{10 x} - e^{- 10 x}}{x^{2}}$

Этап 7.4

Изменим порядок членов.

$\frac{10 e^{10 x} x - 10 e^{- 10 x} x - e^{10 x} - e^{- 10 x}}{x^{2}}$

Этап 7.5

Изменим порядок множителей в $\frac{10 e^{10 x} x - 10 e^{- 10 x} x - e^{10 x} - e^{- 10 x}}{x^{2}}$ .

$\frac{10 x e^{10 x} - 10 x e^{- 10 x} - e^{10 x} - e^{- 10 x}}{x^{2}}$