微积分学示例

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

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 $f (x) = x e^{x}$ 且 $g (x) = \ln (x^{2} - 1)$ 。

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

解题步骤 2

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 $f (x) = x$ 且 $g (x) = e^{x}$ 。

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

解题步骤 3

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

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

解题步骤 4

使用幂法则求微分。

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解题步骤 4.1

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 $n = 1$ 。

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

解题步骤 4.2

将 $e^{x}$ 乘以 $1$ 。

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

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 $f (x) = \ln (x)$ 且 $g (x) = x^{2} - 1$ 。

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解题步骤 5.1

要使用链式法则，请将 $u$ 设为 $x^{2} - 1$ 。

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

解题步骤 5.2

$\ln (u)$ 对 $u$ 的导数为 $\frac{1}{u}$ 。

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

解题步骤 5.3

使用 $x^{2} - 1$ 替换所有出现的 $u$ 。

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

解题步骤 6

求微分。

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解题步骤 6.1

组合 $\frac{1}{x^{2} - 1}$ 和 $x$ 。

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

解题步骤 6.2

组合 $e^{x}$ 和 $\frac{x}{x^{2} - 1}$ 。

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

解题步骤 6.3

根据加法法则， $x^{2} - 1$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 1]$ 。

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

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 $n = 2$ 。

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

解题步骤 6.5

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

$\frac{\ln (x^{2} - 1) (x e^{x} + e^{x}) - \frac{e^{x} x}{x^{2} - 1} (2 x + 0)}{\ln^{2} (x^{2} - 1)}$

解题步骤 6.6

合并分数。

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解题步骤 6.6.1

将 $2 x$ 和 $0$ 相加。

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

解题步骤 6.6.2

将 $2$ 乘以 $- 1$ 。

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

解题步骤 6.6.3

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

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

解题步骤 6.6.4

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

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

解题步骤 7

对 $x$ 进行 $1$ 次方运算。

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

解题步骤 8

对 $x$ 进行 $1$ 次方运算。

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

解题步骤 9

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

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

解题步骤 10

将 $1$ 和 $1$ 相加。

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

解题步骤 11

将负号移到分数的前面。

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

解题步骤 12

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

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

解题步骤 13

在公分母上合并分子。

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

解题步骤 14

将 $\frac{\frac{\ln (x^{2} - 1) (x e^{x} + e^{x}) (x^{2} - 1) - 2 e^{x} x^{2}}{x^{2} - 1}}{\ln^{2} (x^{2} - 1)}$ 重写为乘积形式。

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

解题步骤 15

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

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

解题步骤 16

化简。

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解题步骤 16.1

化简分子。

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解题步骤 16.1.1

化简每一项。

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解题步骤 16.1.1.1

运用分配律。

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

解题步骤 16.1.1.2

使用 FOIL 方法展开 $(\ln (x^{2} - 1) (x e^{x}) + \ln (x^{2} - 1) e^{x}) (x^{2} - 1)$ 。

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解题步骤 16.1.1.2.1

运用分配律。

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

解题步骤 16.1.1.2.2

运用分配律。

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

解题步骤 16.1.1.2.3

运用分配律。

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

解题步骤 16.1.1.3

化简每一项。

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解题步骤 16.1.1.3.1

通过指数相加将 $x$ 乘以 $x^{2}$ 。

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解题步骤 16.1.1.3.1.1

移动 $x^{2}$ 。

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

解题步骤 16.1.1.3.1.2

将 $x^{2}$ 乘以 $x$ 。

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解题步骤 16.1.1.3.1.2.1

对 $x$ 进行 $1$ 次方运算。

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

解题步骤 16.1.1.3.1.2.2

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

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

解题步骤 16.1.1.3.1.3

将 $2$ 和 $1$ 相加。

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

解题步骤 16.1.1.3.2

将 $- 1$ 移到 $\ln (x^{2} - 1) (x e^{x})$ 的左侧。

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

解题步骤 16.1.1.3.3

将 $- 1 (\ln (x^{2} - 1) (x e^{x}))$ 重写为 $- (\ln (x^{2} - 1) (x e^{x}))$ 。

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

解题步骤 16.1.1.3.4

将 $- 1$ 移到 $\ln (x^{2} - 1) e^{x}$ 的左侧。

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

解题步骤 16.1.1.3.5

将 $- 1 (\ln (x^{2} - 1) e^{x})$ 重写为 $- (\ln (x^{2} - 1) e^{x})$ 。

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

解题步骤 16.1.2

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

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

解题步骤 16.2

重新排序项。

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

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