Giải tích Ví dụ

$y = \frac{2 x \sin (x)}{1 + \cos (x)}$

Bước 1

Vì $2$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $\frac{2 x \sin (x)}{1 + \cos (x)}$ đối với $x$ là $2 \frac{d}{d x} [\frac{x \sin (x)}{1 + \cos (x)}]$ .

$2 \frac{d}{d x} [\frac{x \sin (x)}{1 + \cos (x)}]$

Bước 2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng quy tắc thương số, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ là $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ trong đó $f (x) = x \sin (x)$ và $g (x) = 1 + \cos (x)$ .

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

Bước 3

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng quy tắc tích số, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ là $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ trong đó $f (x) = x$ và $g (x) = \sin (x)$ .

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

Bước 4

Đạo hàm của $\sin (x)$ đối với $x$ là $\cos (x)$ .

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

Bước 5

Tìm đạo hàm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.1

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 1$ .

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

Bước 5.2

Nhân $\sin (x)$ với $1$ .

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

Bước 5.3

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $1 + \cos (x)$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [\cos (x)]$ .

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

Bước 5.4

Vì $1$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $1$ đối với $x$ là $0$ .

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

Bước 5.5

Cộng $0$ và $\frac{d}{d x} [\cos (x)]$ .

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

Bước 6

Đạo hàm của $\cos (x)$ đối với $x$ là $- \sin (x)$ .

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

Bước 7

Nhân.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1

Nhân $- 1$ với $- 1$ .

$2 \frac{(1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x)) + 1 x \sin (x) \sin (x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 7.2

Nhân $x$ với $1$ .

$2 \frac{(1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x)) + x \sin (x) \sin (x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 8

Nâng $\sin (x)$ lên lũy thừa $1$ .

$2 \frac{(1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x)) + x (\sin^{1} (x) \sin (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 9

Nâng $\sin (x)$ lên lũy thừa $1$ .

$2 \frac{(1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x)) + x (\sin^{1} (x) \sin^{1} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 10

Sử dụng quy tắc lũy thừa $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ để kết hợp các số mũ.

$2 \frac{(1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x)) + x {\sin (x)}^{1 + 1}}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 11

Cộng $1$ và $1$ .

$2 \frac{(1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x)) + x \sin^{2} (x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 12

Kết hợp $2$ và $\frac{(1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x)) + x \sin^{2} (x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$ .

$\frac{2 ((1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x)) + x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.1

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$\frac{2 ((1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x))) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2

Rút gọn tử số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.2.1.1

Khai triển $(1 + \cos (x)) (x \cos (x) + \sin (x))$ bằng cách sử dụng Phương pháp FOIL.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.2.1.1.1

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$\frac{2 (1 (x \cos (x) + \sin (x)) + \cos (x) (x \cos (x) + \sin (x))) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.1.2

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$\frac{2 (1 (x \cos (x)) + 1 \sin (x) + \cos (x) (x \cos (x) + \sin (x))) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.1.3

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$\frac{2 (1 (x \cos (x)) + 1 \sin (x) + \cos (x) (x \cos (x)) + \cos (x) \sin (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.2

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.2.1.2.1

Nhân $x \cos (x)$ với $1$ .

$\frac{2 (x \cos (x) + 1 \sin (x) + \cos (x) (x \cos (x)) + \cos (x) \sin (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.2.2

Nhân $\sin (x)$ với $1$ .

$\frac{2 (x \cos (x) + \sin (x) + \cos (x) (x \cos (x)) + \cos (x) \sin (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.2.3

Nhân $\cos (x) (x \cos (x))$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.2.1.2.3.1

Nâng $\cos (x)$ lên lũy thừa $1$ .

$\frac{2 (x \cos (x) + \sin (x) + x (\cos^{1} (x) \cos (x)) + \cos (x) \sin (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.2.3.2

Nâng $\cos (x)$ lên lũy thừa $1$ .

$\frac{2 (x \cos (x) + \sin (x) + x (\cos^{1} (x) \cos^{1} (x)) + \cos (x) \sin (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.2.3.3

Sử dụng quy tắc lũy thừa $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ để kết hợp các số mũ.

$\frac{2 (x \cos (x) + \sin (x) + x {\cos (x)}^{1 + 1} + \cos (x) \sin (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.2.3.4

Cộng $1$ và $1$ .

$\frac{2 (x \cos (x) + \sin (x) + x \cos^{2} (x) + \cos (x) \sin (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.3

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$\frac{2 (x \cos (x)) + 2 \sin (x) + 2 (x \cos^{2} (x)) + 2 (\cos (x) \sin (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.4

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.2.1.4.1

Sắp xếp lại $2 \cos (x)$ và $\sin (x)$ .

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x \cos^{2} (x) + \sin (x) (2 \cos (x)) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.4.2

Sắp xếp lại $\sin (x)$ và $2$ .

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x \cos^{2} (x) + 2 \cdot \sin (x) \cos (x) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.1.4.3

Áp dụng đẳng thức góc nhân đôi cho sin.

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x \cos^{2} (x) + \sin (2 x) + 2 (x \sin^{2} (x))}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x \cos^{2} (x) + \sin (2 x) + 2 x \sin^{2} (x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.2

Di chuyển $2 x \sin^{2} (x)$ .

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x \cos^{2} (x) + 2 x \sin^{2} (x) + \sin (2 x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.3

Đưa $2 x$ ra ngoài $2 x \cos^{2} (x)$ .

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x (\cos^{2} (x)) + 2 x \sin^{2} (x) + \sin (2 x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.4

Đưa $2 x$ ra ngoài $2 x \sin^{2} (x)$ .

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x (\cos^{2} (x)) + 2 x (\sin^{2} (x)) + \sin (2 x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.5

Đưa $2 x$ ra ngoài $2 x (\cos^{2} (x)) + 2 x (\sin^{2} (x))$ .

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x (\cos^{2} (x) + \sin^{2} (x)) + \sin (2 x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.6

Sắp xếp lại các số hạng.

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x (\sin^{2} (x) + \cos^{2} (x)) + \sin (2 x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.7

Áp dụng đẳng thức pytago.

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x \cdot 1 + \sin (2 x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.2.8

Nhân $2$ với $1$ .

$\frac{2 x \cos (x) + 2 \sin (x) + 2 x + \sin (2 x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$

Bước 13.3

Sắp xếp lại các số hạng.

$\frac{2 x \cos (x) + 2 x + 2 \sin (x) + \sin (2 x)}{{(1 + \cos (x))}^{2}}$