微积分学示例

$\ln (\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1})$

解题步骤 1

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 $f (x) = \ln (x)$ 且 $g (x) = \frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}$ 。

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解题步骤 1.1

要使用链式法则，请将 $u_{1}$ 设为 $\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}$ 。

$\frac{d}{d u_{1}} [\ln (u_{1})] \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

解题步骤 1.2

$\ln (u_{1})$ 对 $u_{1}$ 的导数为 $\frac{1}{u_{1}}$ 。

$\frac{1}{u_{1}} \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

解题步骤 1.3

使用 $\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}$ 替换所有出现的 $u_{1}$ 。

$\frac{1}{\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}} \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

解题步骤 2

乘以分数的倒数从而实现除以 $\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}$ 。

$1 \frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

解题步骤 3

将 $\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}}$ 乘以 $1$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \frac{d}{d x} [\frac{e^{x^{3}}}{x^{4} - 7 x + 1}]$

解题步骤 4

使用除法定则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ 等于 $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ ，其中 $f (x) = e^{x^{3}}$ 且 $g (x) = x^{4} - 7 x + 1$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) \frac{d}{d x} [e^{x^{3}}] - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 5

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 $f (x) = e^{x}$ 且 $g (x) = x^{3}$ 。

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解题步骤 5.1

要使用链式法则，请将 $u_{2}$ 设为 $x^{3}$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) (\frac{d}{d u_{2}} [e^{u_{2}}] \frac{d}{d x} [x^{3}]) - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 5.2

使用指数法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d u_{2}} [a^{u_{2}}]$ 等于 $a^{u_{2}} \ln (a)$ ，其中 $a$ = $e$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) (e^{u_{2}} \frac{d}{d x} [x^{3}]) - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 5.3

使用 $x^{3}$ 替换所有出现的 $u_{2}$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) (e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{3}]) - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6

求微分。

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解题步骤 6.1

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 $n = 3$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} \frac{d}{d x} [x^{4} - 7 x + 1]}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6.2

根据加法法则， $x^{4} - 7 x + 1$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 7 x] + \frac{d}{d x} [1]$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 7 x] + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6.3

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 $n = 4$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 7 x] + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6.4

因为 $- 7$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 7 x$ 对 $x$ 的导数是 $- 7 \frac{d}{d x} [x]$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6.5

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 $n = 1$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6.6

将 $- 7$ 乘以 $1$ 。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7 + \frac{d}{d x} [1])}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6.7

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

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7 + 0)}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6.8

合并分数。

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解题步骤 6.8.1

将 $4 x^{3} - 7$ 和 $0$ 相加。

$\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}} \cdot \frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 6.8.2

将 $\frac{x^{4} - 7 x + 1}{e^{x^{3}}}$ 乘以 $\frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{{(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$ 。

$\frac{(x^{4} - 7 x + 1) ((x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7))}{e^{x^{3}} {(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}}$

解题步骤 7

约去公因数。

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解题步骤 7.1

从 $e^{x^{3}} {(x^{4} - 7 x + 1)}^{2}$ 中分解出因数 $x^{4} - 7 x + 1$ 。

$\frac{(x^{4} - 7 x + 1) ((x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7))}{(x^{4} - 7 x + 1) (e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1))}$

解题步骤 7.2

约去公因数。

$\frac{(x^{4} - 7 x + 1) ((x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7))}{(x^{4} - 7 x + 1) (e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1))}$

解题步骤 7.3

重写表达式。

$\frac{(x^{4} - 7 x + 1) e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1)}$

解题步骤 8

化简。

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解题步骤 8.1

运用分配律。

$\frac{(x^{4} e^{x^{3}} - 7 x e^{x^{3}} + 1 e^{x^{3}}) (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1)}$

解题步骤 8.2

运用分配律。

$\frac{x^{4} e^{x^{3}} (3 x^{2}) - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3} - 7)}{e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1)}$

解题步骤 8.3

运用分配律。

$\frac{x^{4} e^{x^{3}} (3 x^{2}) - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} (x^{4} - 7 x + 1)}$

解题步骤 8.4

运用分配律。

$\frac{x^{4} e^{x^{3}} (3 x^{2}) - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5

化简分子。

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解题步骤 8.5.1

化简每一项。

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解题步骤 8.5.1.1

使用乘法的交换性质重写。

$\frac{3 x^{4} e^{x^{3}} x^{2} - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.2

通过指数相加将 $x^{4}$ 乘以 $x^{2}$ 。

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解题步骤 8.5.1.2.1

移动 $x^{2}$ 。

$\frac{3 (x^{2} x^{4}) e^{x^{3}} - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.2.2

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

$\frac{3 x^{2 + 4} e^{x^{3}} - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.2.3

将 $2$ 和 $4$ 相加。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 x e^{x^{3}} (3 x^{2}) + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.3

通过指数相加将 $x$ 乘以 $x^{2}$ 。

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解题步骤 8.5.1.3.1

移动 $x^{2}$ 。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 (x^{2} x) e^{x^{3}} \cdot 3 + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.3.2

将 $x^{2}$ 乘以 $x$ 。

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解题步骤 8.5.1.3.2.1

对 $x$ 进行 $1$ 次方运算。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 (x^{2} x^{1}) e^{x^{3}} \cdot 3 + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.3.2.2

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 x^{2 + 1} e^{x^{3}} \cdot 3 + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.3.3

将 $2$ 和 $1$ 相加。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 7 x^{3} e^{x^{3}} \cdot 3 + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.4

将 $3$ 乘以 $- 7$ 。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 1 e^{x^{3}} (3 x^{2}) - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.5

使用乘法的交换性质重写。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 1 \cdot 3 e^{x^{3}} x^{2} - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.6

将 $3$ 乘以 $1$ 。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} - e^{x^{3}} (4 x^{3}) - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.7

使用乘法的交换性质重写。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} - 1 \cdot 4 e^{x^{3}} x^{3} - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.8

将 $- 1$ 乘以 $4$ 。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} - 4 e^{x^{3}} x^{3} - e^{x^{3}} \cdot - 7}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.1.9

将 $- 7$ 乘以 $- 1$ 。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} - 4 e^{x^{3}} x^{3} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.2

从 $- 21 x^{3} e^{x^{3}}$ 中减去 $4 e^{x^{3}} x^{3}$ 。

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解题步骤 8.5.2.1

移动 $e^{x^{3}}$ 。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 21 x^{3} e^{x^{3}} - 4 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.2.2

从 $- 21 x^{3} e^{x^{3}}$ 中减去 $4 x^{3} e^{x^{3}}$ 。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 25 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.5.3

将 $3 x^{6} e^{x^{3}} - 25 x^{3} e^{x^{3}} + 3 e^{x^{3}} x^{2} + 7 e^{x^{3}}$ 中的因式重新排序。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 25 x^{3} e^{x^{3}} + 3 x^{2} e^{x^{3}} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}} \cdot 1}$

解题步骤 8.6

将 $e^{x^{3}}$ 乘以 $1$ 。

$\frac{3 x^{6} e^{x^{3}} - 25 x^{3} e^{x^{3}} + 3 x^{2} e^{x^{3}} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} + e^{x^{3}} (- 7 x) + e^{x^{3}}}$

解题步骤 8.7

重新排序项。

$\frac{3 e^{x^{3}} x^{6} - 25 e^{x^{3}} x^{3} + 3 e^{x^{3}} x^{2} + 7 e^{x^{3}}}{e^{x^{3}} x^{4} - 7 e^{x^{3}} x + e^{x^{3}}}$

微积分学 示例

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