微积分学示例

$y = (x^{3} + 4 + 5 x^{2}) \sin (x)$

解题步骤 1

在等式两边同时取微分

$\frac{d}{d x} (y) = \frac{d}{d x} ((x^{3} + 4 + 5 x^{2}) \sin (x))$

解题步骤 2

$y$ 对 $x$ 的导数为 $y'$ 。

$y'$

解题步骤 3

对方程右边求微分。

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解题步骤 3.1

使用乘积法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ 等于 $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ ，其中 $f (x) = x^{3} + 4 + 5 x^{2}$ 且 $g (x) = \sin (x)$ 。

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

解题步骤 3.2

$\sin (x)$ 对 $x$ 的导数为 $\cos (x)$ 。

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

解题步骤 3.3

求微分。

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解题步骤 3.3.1

根据加法法则， $x^{3} + 4 + 5 x^{2}$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [4] + \frac{d}{d x} [5 x^{2}]$ 。

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

解题步骤 3.3.2

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 $n = 3$ 。

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

解题步骤 3.3.3

因为 $4$ 对于 $x$ 是常数，所以 $4$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$(x^{3} + 4 + 5 x^{2}) \cos (x) + \sin (x) (3 x^{2} + 0 + \frac{d}{d x} [5 x^{2}])$

解题步骤 3.3.4

将 $3 x^{2}$ 和 $0$ 相加。

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

解题步骤 3.3.5

因为 $5$ 对于 $x$ 是常数，所以 $5 x^{2}$ 对 $x$ 的导数是 $5 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ 。

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

解题步骤 3.3.6

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 $n = 2$ 。

$(x^{3} + 4 + 5 x^{2}) \cos (x) + \sin (x) (3 x^{2} + 5 (2 x))$

解题步骤 3.3.7

将 $2$ 乘以 $5$ 。

$(x^{3} + 4 + 5 x^{2}) \cos (x) + \sin (x) (3 x^{2} + 10 x)$

解题步骤 3.4

化简。

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解题步骤 3.4.1

运用分配律。

$x^{3} \cos (x) + 4 \cos (x) + 5 x^{2} \cos (x) + \sin (x) (3 x^{2} + 10 x)$

解题步骤 3.4.2

运用分配律。

$x^{3} \cos (x) + 4 \cos (x) + 5 x^{2} \cos (x) + \sin (x) (3 x^{2}) + \sin (x) (10 x)$

解题步骤 3.4.3

重新排序项。

$x^{3} \cos (x) + 5 x^{2} \cos (x) + 3 x^{2} \sin (x) + 10 x \sin (x) + 4 \cos (x)$

解题步骤 4

通过设置方程左边等于右边来进行方程变形。

$y' = x^{3} \cos (x) + 5 x^{2} \cos (x) + 3 x^{2} \sin (x) + 10 x \sin (x) + 4 \cos (x)$

解题步骤 5

使用 $\frac{d y}{d x}$ 替换 $y'$ 。

$\frac{d y}{d x} = x^{3} \cos (x) + 5 x^{2} \cos (x) + 3 x^{2} \sin (x) + 10 x \sin (x) + 4 \cos (x)$

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