微积分学示例

$y = \frac{e^{7 x} + e^{- 7 x}}{x}$

解题步骤 1

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 $f (x) = e^{7 x} + e^{- 7 x}$ 且 $g (x) = x$ 。

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

解题步骤 2

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

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

解题步骤 3

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 $g (x) = 7 x$ 。

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解题步骤 3.1

要使用链式法则，请将 $u_{1}$ 设为 $7 x$ 。

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

解题步骤 3.2

使用指数法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d u_{1}} [a^{u_{1}}]$ 等于 $a^{u_{1}} \ln (a)$ ，其中 $a$ = $e$ 。

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

解题步骤 3.3

使用 $7 x$ 替换所有出现的 $u_{1}$ 。

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

解题步骤 4

求微分。

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解题步骤 4.1

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

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

解题步骤 4.2

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 $n = 1$ 。

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

解题步骤 4.3

化简表达式。

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解题步骤 4.3.1

将 $7$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 4.3.2

将 $7$ 移到 $e^{7 x}$ 的左侧。

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

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 $g (x) = - 7 x$ 。

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解题步骤 5.1

要使用链式法则，请将 $u_{2}$ 设为 $- 7 x$ 。

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

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 $a$ = $e$ 。

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

解题步骤 5.3

使用 $- 7 x$ 替换所有出现的 $u_{2}$ 。

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

解题步骤 6

求微分。

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解题步骤 6.1

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

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

解题步骤 6.2

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 $n = 1$ 。

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

解题步骤 6.3

化简表达式。

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解题步骤 6.3.1

将 $- 7$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 6.3.2

将 $- 7$ 移到 $e^{- 7 x}$ 的左侧。

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

解题步骤 6.4

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 $n = 1$ 。

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

解题步骤 6.5

将 $- 1$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 7

化简。

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解题步骤 7.1

运用分配律。

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

解题步骤 7.2

运用分配律。

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

解题步骤 7.3

化简每一项。

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解题步骤 7.3.1

使用乘法的交换性质重写。

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

解题步骤 7.3.2

使用乘法的交换性质重写。

$\frac{7 x e^{7 x} - 7 x e^{- 7 x} - e^{7 x} - e^{- 7 x}}{x^{2}}$

解题步骤 7.4

重新排序项。

$\frac{7 e^{7 x} x - 7 e^{- 7 x} x - e^{7 x} - e^{- 7 x}}{x^{2}}$

解题步骤 7.5

将 $\frac{7 e^{7 x} x - 7 e^{- 7 x} x - e^{7 x} - e^{- 7 x}}{x^{2}}$ 中的因式重新排序。

$\frac{7 x e^{7 x} - 7 x e^{- 7 x} - e^{7 x} - e^{- 7 x}}{x^{2}}$

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