微积分学示例

$f (x) = e^{3 x^{3} + 1} \ln (2 x^{3} + 3)$

解题步骤 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 $f (x) = e^{3 x^{3} + 1}$ 且 $g (x) = \ln (2 x^{3} + 3)$ 。

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

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 $f (x) = \ln (x)$ 且 $g (x) = 2 x^{3} + 3$ 。

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解题步骤 2.1

要使用链式法则，请将 $u_{1}$ 设为 $2 x^{3} + 3$ 。

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

解题步骤 2.2

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

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

解题步骤 2.3

使用 $2 x^{3} + 3$ 替换所有出现的 $u_{1}$ 。

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

解题步骤 3

求微分。

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解题步骤 3.1

组合 $\frac{1}{2 x^{3} + 3}$ 和 $e^{3 x^{3} + 1}$ 。

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

解题步骤 3.2

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

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

解题步骤 3.3

因为 $2$ 对于 $x$ 是常数，所以 $2 x^{3}$ 对 $x$ 的导数是 $2 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ 。

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

解题步骤 3.4

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 $n = 3$ 。

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

解题步骤 3.5

将 $3$ 乘以 $2$ 。

$\frac{e^{3 x^{3} + 1}}{2 x^{3} + 3} (6 x^{2} + \frac{d}{d x} [3]) + \ln (2 x^{3} + 3) \frac{d}{d x} [e^{3 x^{3} + 1}]$

解题步骤 3.6

因为 $3$ 对于 $x$ 是常数，所以 $3$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$\frac{e^{3 x^{3} + 1}}{2 x^{3} + 3} (6 x^{2} + 0) + \ln (2 x^{3} + 3) \frac{d}{d x} [e^{3 x^{3} + 1}]$

解题步骤 3.7

合并分数。

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解题步骤 3.7.1

将 $6 x^{2}$ 和 $0$ 相加。

$\frac{e^{3 x^{3} + 1}}{2 x^{3} + 3} (6 x^{2}) + \ln (2 x^{3} + 3) \frac{d}{d x} [e^{3 x^{3} + 1}]$

解题步骤 3.7.2

组合 $6$ 和 $\frac{e^{3 x^{3} + 1}}{2 x^{3} + 3}$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1}}{2 x^{3} + 3} x^{2} + \ln (2 x^{3} + 3) \frac{d}{d x} [e^{3 x^{3} + 1}]$

解题步骤 3.7.3

组合 $\frac{6 e^{3 x^{3} + 1}}{2 x^{3} + 3}$ 和 $x^{2}$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) \frac{d}{d x} [e^{3 x^{3} + 1}]$

解题步骤 4

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 $g (x) = 3 x^{3} + 1$ 。

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解题步骤 4.1

要使用链式法则，请将 $u_{2}$ 设为 $3 x^{3} + 1$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (\frac{d}{d u_{2}} [e^{u_{2}}] \frac{d}{d x} [3 x^{3} + 1])$

解题步骤 4.2

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 $a$ = $e$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{u_{2}} \frac{d}{d x} [3 x^{3} + 1])$

解题步骤 4.3

使用 $3 x^{3} + 1$ 替换所有出现的 $u_{2}$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} \frac{d}{d x} [3 x^{3} + 1])$

解题步骤 5

求微分。

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解题步骤 5.1

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

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (\frac{d}{d x} [3 x^{3}] + \frac{d}{d x} [1]))$

解题步骤 5.2

因为 $3$ 对于 $x$ 是常数，所以 $3 x^{3}$ 对 $x$ 的导数是 $3 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (3 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [1]))$

解题步骤 5.3

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 $n = 3$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (3 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [1]))$

解题步骤 5.4

将 $3$ 乘以 $3$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (9 x^{2} + \frac{d}{d x} [1]))$

解题步骤 5.5

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

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (9 x^{2} + 0))$

解题步骤 5.6

将 $9 x^{2}$ 和 $0$ 相加。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (9 x^{2}))$

解题步骤 6

要将 $\ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (9 x^{2}))$ 写成带有公分母的分数，请乘以 $\frac{2 x^{3} + 3}{2 x^{3} + 3}$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2}}{2 x^{3} + 3} + \frac{\ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (9 x^{2})) (2 x^{3} + 3)}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 7

在公分母上合并分子。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} (9 x^{2})) (2 x^{3} + 3)}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8

化简。

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解题步骤 8.1

化简分子。

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解题步骤 8.1.1

化简每一项。

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解题步骤 8.1.1.1

使用乘法的交换性质重写。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + 9 \ln (2 x^{3} + 3) (e^{3 x^{3} + 1} x^{2}) (2 x^{3} + 3)}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.2

通过将 ( RATIONALNUMBER1) 移入对数中来化简 $9 \ln (2 x^{3} + 3)$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) (e^{3 x^{3} + 1} x^{2}) (2 x^{3} + 3)}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.3

运用分配律。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) (e^{3 x^{3} + 1} x^{2}) (2 x^{3}) + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) (e^{3 x^{3} + 1} x^{2}) \cdot 3}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.4

使用乘法的交换性质重写。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + 2 \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) e^{3 x^{3} + 1} x^{2} x^{3} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) (e^{3 x^{3} + 1} x^{2}) \cdot 3}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.5

乘以 $\ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) (e^{3 x^{3} + 1} x^{2}) \cdot 3$ 。

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解题步骤 8.1.1.5.1

将 $\ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9})$ 和 $3$ 重新排序。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + 2 \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) e^{3 x^{3} + 1} x^{2} x^{3} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot (3 \cdot \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}))}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.5.2

通过将 ( RATIONALNUMBER1) 移入对数中来化简 $3 \cdot \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9})$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + 2 \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) e^{3 x^{3} + 1} x^{2} x^{3} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{3})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.6

化简每一项。

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解题步骤 8.1.1.6.1

通过指数相加将 $x^{2}$ 乘以 $x^{3}$ 。

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解题步骤 8.1.1.6.1.1

移动 $x^{3}$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + 2 \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) e^{3 x^{3} + 1} (x^{3} x^{2}) + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{3})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.6.1.2

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + 2 \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) e^{3 x^{3} + 1} x^{3 + 2} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{3})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.6.1.3

将 $3$ 和 $2$ 相加。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + 2 \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9}) e^{3 x^{3} + 1} x^{5} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{3})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.6.2

通过将 ( RATIONALNUMBER1) 移入对数中来化简 $2 \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9})$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{2}) e^{3 x^{3} + 1} x^{5} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{3})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.6.3

将 ${({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{2}$ 中的指数相乘。

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解题步骤 8.1.1.6.3.1

运用幂法则并将指数相乘， ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9 \cdot 2}) e^{3 x^{3} + 1} x^{5} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{3})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.6.3.2

将 $9$ 乘以 $2$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{18}) e^{3 x^{3} + 1} x^{5} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{3})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.6.4

将 ${({(2 x^{3} + 3)}^{9})}^{3}$ 中的指数相乘。

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解题步骤 8.1.1.6.4.1

运用幂法则并将指数相乘， ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{18}) e^{3 x^{3} + 1} x^{5} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{9 \cdot 3})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.1.6.4.2

将 $9$ 乘以 $3$ 。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{18}) e^{3 x^{3} + 1} x^{5} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \cdot \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{27})}{2 x^{3} + 3}$

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{18}) e^{3 x^{3} + 1} x^{5} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{27})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.1.2

将 $6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{18}) e^{3 x^{3} + 1} x^{5} + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{27})$ 中的因式重新排序。

$\frac{6 x^{2} e^{3 x^{3} + 1} + x^{5} e^{3 x^{3} + 1} \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{18}) + x^{2} e^{3 x^{3} + 1} \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{27})}{2 x^{3} + 3}$

解题步骤 8.2

重新排序项。

$\frac{6 e^{3 x^{3} + 1} x^{2} + e^{3 x^{3} + 1} x^{5} \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{18}) + e^{3 x^{3} + 1} x^{2} \ln ({(2 x^{3} + 3)}^{27})}{2 x^{3} + 3}$

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