微积分学示例

$y = {(3 x - 5)}^{2} {(5 - x^{5})}^{3}$

解题步骤 1

将 ${(3 x - 5)}^{2}$ 重写为 $(3 x - 5) (3 x - 5)$ 。

$\frac{d}{d x} [(3 x - 5) (3 x - 5) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 2

使用 FOIL 方法展开 $(3 x - 5) (3 x - 5)$ 。

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解题步骤 2.1

运用分配律。

$\frac{d}{d x} [(3 x (3 x - 5) - 5 (3 x - 5)) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 2.2

运用分配律。

$\frac{d}{d x} [(3 x (3 x) + 3 x \cdot - 5 - 5 (3 x - 5)) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 2.3

运用分配律。

$\frac{d}{d x} [(3 x (3 x) + 3 x \cdot - 5 - 5 (3 x) - 5 \cdot - 5) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 3

化简并合并同类项。

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解题步骤 3.1

化简每一项。

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解题步骤 3.1.1

使用乘法的交换性质重写。

$\frac{d}{d x} [(3 \cdot 3 x \cdot x + 3 x \cdot - 5 - 5 (3 x) - 5 \cdot - 5) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 3.1.2

通过指数相加将 $x$ 乘以 $x$ 。

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解题步骤 3.1.2.1

移动 $x$ 。

$\frac{d}{d x} [(3 \cdot 3 (x \cdot x) + 3 x \cdot - 5 - 5 (3 x) - 5 \cdot - 5) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 3.1.2.2

将 $x$ 乘以 $x$ 。

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

解题步骤 3.1.3

将 $3$ 乘以 $3$ 。

$\frac{d}{d x} [(9 x^{2} + 3 x \cdot - 5 - 5 (3 x) - 5 \cdot - 5) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 3.1.4

将 $- 5$ 乘以 $3$ 。

$\frac{d}{d x} [(9 x^{2} - 15 x - 5 (3 x) - 5 \cdot - 5) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 3.1.5

将 $3$ 乘以 $- 5$ 。

$\frac{d}{d x} [(9 x^{2} - 15 x - 15 x - 5 \cdot - 5) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 3.1.6

将 $- 5$ 乘以 $- 5$ 。

$\frac{d}{d x} [(9 x^{2} - 15 x - 15 x + 25) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 3.2

从 $- 15 x$ 中减去 $15 x$ 。

$\frac{d}{d x} [(9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{3}]$

解题步骤 4

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 $f (x) = 9 x^{2} - 30 x + 25$ 且 $g (x) = {(5 - x^{5})}^{3}$ 。

$(9 x^{2} - 30 x + 25) \frac{d}{d x} [{(5 - x^{5})}^{3}] + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

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 $f (x) = x^{3}$ 且 $g (x) = 5 - x^{5}$ 。

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解题步骤 5.1

要使用链式法则，请将 $u$ 设为 $5 - x^{5}$ 。

$(9 x^{2} - 30 x + 25) (\frac{d}{d u} [u^{3}] \frac{d}{d x} [5 - x^{5}]) + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 5.2

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ 等于 $n u^{n - 1}$ ，其中 $n = 3$ 。

$(9 x^{2} - 30 x + 25) (3 u^{2} \frac{d}{d x} [5 - x^{5}]) + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 5.3

使用 $5 - x^{5}$ 替换所有出现的 $u$ 。

$(9 x^{2} - 30 x + 25) (3 {(5 - x^{5})}^{2} \frac{d}{d x} [5 - x^{5}]) + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6

求微分。

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解题步骤 6.1

将 $3$ 移到 $9 x^{2} - 30 x + 25$ 的左侧。

$3 \cdot (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} \frac{d}{d x} [5 - x^{5}] + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6.2

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

$3 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} (\frac{d}{d x} [5] + \frac{d}{d x} [- x^{5}]) + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6.3

因为 $5$ 对于 $x$ 是常数，所以 $5$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$3 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} (0 + \frac{d}{d x} [- x^{5}]) + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6.4

将 $0$ 和 $\frac{d}{d x} [- x^{5}]$ 相加。

$3 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} \frac{d}{d x} [- x^{5}] + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6.5

因为 $- 1$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- x^{5}$ 对 $x$ 的导数是 $- \frac{d}{d x} [x^{5}]$ 。

$3 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} (- \frac{d}{d x} [x^{5}]) + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6.6

将 $- 1$ 乘以 $3$ 。

$- 3 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} \frac{d}{d x} [x^{5}] + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6.7

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 $n = 5$ 。

$- 3 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} (5 x^{4}) + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6.8

将 $5$ 乘以 $- 3$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} \frac{d}{d x} [9 x^{2} - 30 x + 25]$

解题步骤 6.9

根据加法法则， $9 x^{2} - 30 x + 25$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 30 x] + \frac{d}{d x} [25]$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (\frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 30 x] + \frac{d}{d x} [25])$

解题步骤 6.10

因为 $9$ 对于 $x$ 是常数，所以 $9 x^{2}$ 对 $x$ 的导数是 $9 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (9 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 30 x] + \frac{d}{d x} [25])$

解题步骤 6.11

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 $n = 2$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (9 (2 x) + \frac{d}{d x} [- 30 x] + \frac{d}{d x} [25])$

解题步骤 6.12

将 $2$ 乘以 $9$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x + \frac{d}{d x} [- 30 x] + \frac{d}{d x} [25])$

解题步骤 6.13

因为 $- 30$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 30 x$ 对 $x$ 的导数是 $- 30 \frac{d}{d x} [x]$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [25])$

解题步骤 6.14

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 $n = 1$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [25])$

解题步骤 6.15

将 $- 30$ 乘以 $1$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30 + \frac{d}{d x} [25])$

解题步骤 6.16

因为 $25$ 对于 $x$ 是常数，所以 $25$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30 + 0)$

解题步骤 6.17

将 $18 x - 30$ 和 $0$ 相加。

$- 15 (9 x^{2} - 30 x + 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30)$

解题步骤 7

化简。

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解题步骤 7.1

运用分配律。

$(- 15 (9 x^{2}) - 15 (- 30 x) - 15 \cdot 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30)$

解题步骤 7.2

将 $9$ 乘以 $- 15$ 。

$(- 135 x^{2} - 15 (- 30 x) - 15 \cdot 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30)$

解题步骤 7.3

将 $- 30$ 乘以 $- 15$ 。

$(- 135 x^{2} + 450 x - 15 \cdot 25) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30)$

解题步骤 7.4

将 $- 15$ 乘以 $25$ 。

$(- 135 x^{2} + 450 x - 375) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30)$

解题步骤 7.5

从 $(- 135 x^{2} + 450 x - 375) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4} + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30)$ 中分解出因数 ${(5 - x^{5})}^{2}$ 。

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解题步骤 7.5.1

从 $(- 135 x^{2} + 450 x - 375) {(5 - x^{5})}^{2} x^{4}$ 中分解出因数 ${(5 - x^{5})}^{2}$ 。

${(5 - x^{5})}^{2} ((- 135 x^{2} + 450 x - 375) x^{4}) + {(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30)$

解题步骤 7.5.2

从 ${(5 - x^{5})}^{3} (18 x - 30)$ 中分解出因数 ${(5 - x^{5})}^{2}$ 。

${(5 - x^{5})}^{2} ((- 135 x^{2} + 450 x - 375) x^{4}) + {(5 - x^{5})}^{2} ((5 - x^{5}) (18 x - 30))$

解题步骤 7.5.3

从 ${(5 - x^{5})}^{2} ((- 135 x^{2} + 450 x - 375) x^{4}) + {(5 - x^{5})}^{2} ((5 - x^{5}) (18 x - 30))$ 中分解出因数 ${(5 - x^{5})}^{2}$ 。

${(5 - x^{5})}^{2} ((- 135 x^{2} + 450 x - 375) x^{4} + (5 - x^{5}) (18 x - 30))$

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