微积分学示例

$y = {(x^{3} - 2 x)}^{\ln (x)}$

解题步骤 1

使用对数的性质化简微分。

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解题步骤 1.1

将 ${(x^{3} - 2 x)}^{\ln (x)}$ 重写为 $e^{\ln ({(x^{3} - 2 x)}^{\ln (x)})}$ 。

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

解题步骤 1.2

通过将 $\ln (x)$ 移到对数外来展开 $\ln ({(x^{3} - 2 x)}^{\ln (x)})$ 。

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

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

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解题步骤 2.1

要使用链式法则，请将 $u_{1}$ 设为 $\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)$ 。

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

解题步骤 2.2

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 $a$ = $e$ 。

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

解题步骤 2.3

使用 $\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)$ 替换所有出现的 $u_{1}$ 。

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

解题步骤 3

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

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

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

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解题步骤 4.1

要使用链式法则，请将 $u_{2}$ 设为 $x^{3} - 2 x$ 。

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

解题步骤 4.2

$\ln (u_{2})$ 对 $u_{2}$ 的导数为 $\frac{1}{u_{2}}$ 。

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

解题步骤 4.3

使用 $x^{3} - 2 x$ 替换所有出现的 $u_{2}$ 。

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

解题步骤 5

求微分。

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解题步骤 5.1

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

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

解题步骤 5.2

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

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

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 $n = 3$ 。

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

解题步骤 5.4

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

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

解题步骤 5.5

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 $n = 1$ 。

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

解题步骤 5.6

将 $- 2$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 6

$\ln (x)$ 对 $x$ 的导数为 $\frac{1}{x}$ 。

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

解题步骤 7

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

$e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{\ln (x)}{x^{3} - 2 x} (3 x^{2} - 2) + \frac{\ln (x^{3} - 2 x)}{x})$

解题步骤 8

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

$e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{\ln (x)}{x^{3} - 2 x} (3 x^{2} - 2) \cdot \frac{x}{x} + \frac{\ln (x^{3} - 2 x)}{x})$

解题步骤 9

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

$e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{\frac{\ln (x)}{x^{3} - 2 x} (3 x^{2} - 2) x}{x} + \frac{\ln (x^{3} - 2 x)}{x})$

解题步骤 10

在公分母上合并分子。

$e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{\frac{\ln (x)}{x^{3} - 2 x} (3 x^{2} - 2) x + \ln (x^{3} - 2 x)}{x}$

解题步骤 11

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

$e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{\frac{x \ln (x)}{x^{3} - 2 x} (3 x^{2} - 2) + \ln (x^{3} - 2 x)}{x}$

解题步骤 12

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

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{x \ln (x)}{x^{3} - 2 x} (3 x^{2} - 2) + \ln (x^{3} - 2 x))}{x}$

解题步骤 13

化简。

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解题步骤 13.1

化简分子。

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解题步骤 13.1.1

化简每一项。

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解题步骤 13.1.1.1

从 $x^{3} - 2 x$ 中分解出因数 $x$ 。

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解题步骤 13.1.1.1.1

从 $x^{3}$ 中分解出因数 $x$ 。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{x \ln (x)}{x \cdot x^{2} - 2 x} (3 x^{2} - 2) + \ln (x^{3} - 2 x))}{x}$

解题步骤 13.1.1.1.2

从 $- 2 x$ 中分解出因数 $x$ 。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{x \ln (x)}{x \cdot x^{2} + x \cdot - 2} (3 x^{2} - 2) + \ln (x^{3} - 2 x))}{x}$

解题步骤 13.1.1.1.3

从 $x \cdot x^{2} + x \cdot - 2$ 中分解出因数 $x$ 。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{x \ln (x)}{x (x^{2} - 2)} (3 x^{2} - 2) + \ln (x^{3} - 2 x))}{x}$

解题步骤 13.1.1.2

约去 $x$ 的公因数。

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解题步骤 13.1.1.2.1

约去公因数。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{x \ln (x)}{x (x^{2} - 2)} (3 x^{2} - 2) + \ln (x^{3} - 2 x))}{x}$

解题步骤 13.1.1.2.2

重写表达式。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{\ln (x)}{x^{2} - 2} (3 x^{2} - 2) + \ln (x^{3} - 2 x))}{x}$

解题步骤 13.1.1.3

将 $\frac{\ln (x)}{x^{2} - 2}$ 乘以 $3 x^{2} - 2$ 。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{\ln (x) (3 x^{2} - 2)}{x^{2} - 2} + \ln (x^{3} - 2 x))}{x}$

解题步骤 13.1.2

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

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\frac{\ln (x) (3 x^{2} - 2)}{x^{2} - 2} + \frac{\ln (x^{3} - 2 x) (x^{2} - 2)}{x^{2} - 2})}{x}$

解题步骤 13.1.3

在公分母上合并分子。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{\ln (x) (3 x^{2} - 2) + \ln (x^{3} - 2 x) (x^{2} - 2)}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.4

化简分子。

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解题步骤 13.1.4.1

运用分配律。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{\ln (x) (3 x^{2}) + \ln (x) \cdot - 2 + \ln (x^{3} - 2 x) (x^{2} - 2)}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.4.2

使用乘法的交换性质重写。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{3 \ln (x) x^{2} + \ln (x) \cdot - 2 + \ln (x^{3} - 2 x) (x^{2} - 2)}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.4.3

乘以 $\ln (x) \cdot - 2$ 。

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解题步骤 13.1.4.3.1

将 $\ln (x)$ 和 $- 2$ 重新排序。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{3 \ln (x) x^{2} - 2 \cdot \ln (x) + \ln (x^{3} - 2 x) (x^{2} - 2)}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.4.3.2

通过将 ( RATIONALNUMBER1) 移入对数中来化简 $- 2 \cdot \ln (x)$ 。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{3 \ln (x) x^{2} - \ln (x^{2}) + \ln (x^{3} - 2 x) (x^{2} - 2)}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.4.4

通过将 ( RATIONALNUMBER1) 移入对数中来化简 $3 \ln (x)$ 。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{\ln (x^{3}) x^{2} - \ln (x^{2}) + \ln (x^{3} - 2 x) (x^{2} - 2)}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.4.5

运用分配律。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{\ln (x^{3}) x^{2} - \ln (x^{2}) + \ln (x^{3} - 2 x) x^{2} + \ln (x^{3} - 2 x) \cdot - 2}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.4.6

乘以 $\ln (x^{3} - 2 x) \cdot - 2$ 。

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解题步骤 13.1.4.6.1

将 $\ln (x^{3} - 2 x)$ 和 $- 2$ 重新排序。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{\ln (x^{3}) x^{2} - \ln (x^{2}) + \ln (x^{3} - 2 x) x^{2} - 2 \cdot \ln (x^{3} - 2 x)}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.4.6.2

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

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} \frac{\ln (x^{3}) x^{2} - \ln (x^{2}) + \ln (x^{3} - 2 x) x^{2} - \ln ({(x^{3} - 2 x)}^{2})}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.5

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

$\frac{\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\ln (x^{3}) x^{2} - \ln (x^{2}) + \ln (x^{3} - 2 x) x^{2} - \ln ({(x^{3} - 2 x)}^{2}))}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.1.6

将 $\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (\ln (x^{3}) x^{2} - \ln (x^{2}) + \ln (x^{3} - 2 x) x^{2} - \ln ({(x^{3} - 2 x)}^{2}))}{x^{2} - 2}$ 中的因式重新排序。

$\frac{\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (x^{2} \ln (x^{3}) - \ln (x^{2}) + x^{2} \ln (x^{3} - 2 x) - \ln ({(x^{3} - 2 x)}^{2}))}{x^{2} - 2}}{x}$

解题步骤 13.2

合并项。

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解题步骤 13.2.1

将 $\frac{\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (x^{2} \ln (x^{3}) - \ln (x^{2}) + x^{2} \ln (x^{3} - 2 x) - \ln ({(x^{3} - 2 x)}^{2}))}{x^{2} - 2}}{x}$ 重写为乘积形式。

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

解题步骤 13.2.2

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

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (x^{2} \ln (x^{3}) - \ln (x^{2}) + x^{2} \ln (x^{3} - 2 x) - \ln ({(x^{3} - 2 x)}^{2}))}{(x^{2} - 2) x}$

解题步骤 13.3

重新排序项。

$\frac{e^{\ln (x) \ln (x^{3} - 2 x)} (x^{2} \ln (x^{3}) - \ln (x^{2}) + x^{2} \ln (x^{3} - 2 x) - \ln ({(x^{3} - 2 x)}^{2}))}{x (x^{2} - 2)}$

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