微积分学示例

$\sqrt{x^{3} + x^{2} + x + 1}$

解题步骤 1

使用 $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ ，将 $\sqrt{x^{3} + x^{2} + x + 1}$ 重写成 ${(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{\frac{1}{2}}$ 。

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

解题步骤 2

使用链式法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ 等于 $f' (g (x)) g' (x)$ ，其中 $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ 且 $g (x) = x^{3} + x^{2} + x + 1$ 。

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解题步骤 2.1

要使用链式法则，请将 $u$ 设为 $x^{3} + x^{2} + x + 1$ 。

$\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x + 1]$

解题步骤 2.2

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ 等于 $n u^{n - 1}$ ，其中 $n = \frac{1}{2}$ 。

$\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [x^{3} + x^{2} + x + 1]$

解题步骤 2.3

使用 $x^{3} + x^{2} + x + 1$ 替换所有出现的 $u$ 。

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

解题步骤 3

要将 $- 1$ 写成带有公分母的分数，请乘以 $\frac{2}{2}$ 。

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

解题步骤 4

组合 $- 1$ 和 $\frac{2}{2}$ 。

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

解题步骤 5

在公分母上合并分子。

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

解题步骤 6

化简分子。

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解题步骤 6.1

将 $- 1$ 乘以 $2$ 。

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

解题步骤 6.2

从 $1$ 中减去 $2$ 。

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

解题步骤 7

合并分数。

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解题步骤 7.1

将负号移到分数的前面。

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

解题步骤 7.2

组合 $\frac{1}{2}$ 和 ${(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{- \frac{1}{2}}$ 。

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

解题步骤 7.3

使用负指数规则 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ 将 ${(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{- \frac{1}{2}}$ 移动到分母。

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

解题步骤 8

根据加法法则， $x^{3} + x^{2} + x + 1$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1]$ 。

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

解题步骤 9

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 3$ 。

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

解题步骤 10

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 2$ 。

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

解题步骤 11

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 1$ 。

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

解题步骤 12

因为 $1$ 对于 $x$ 是常数，所以 $1$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$\frac{1}{2 {(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{\frac{1}{2}}} (3 x^{2} + 2 x + 1 + 0)$

解题步骤 13

将 $3 x^{2} + 2 x + 1$ 和 $0$ 相加。

$\frac{1}{2 {(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{\frac{1}{2}}} (3 x^{2} + 2 x + 1)$

解题步骤 14

化简。

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解题步骤 14.1

重新排序 $\frac{1}{2 {(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{\frac{1}{2}}} (3 x^{2} + 2 x + 1)$ 的因式。

$(3 x^{2} + 2 x + 1) \frac{1}{2 {(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

解题步骤 14.2

将 $3 x^{2} + 2 x + 1$ 乘以 $\frac{1}{2 {(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ 。

$\frac{3 x^{2} + 2 x + 1}{2 {(x^{3} + x^{2} + x + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

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