微积分学示例

$4 \tan (3 x) \sec (3 x) + e^{- 2 x} + 6 x$

解题步骤 1

根据加法法则， $4 \tan (3 x) \sec (3 x) + e^{- 2 x} + 6 x$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [4 \tan (3 x) \sec (3 x)] + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$ 。

$\frac{d}{d x} [4 \tan (3 x) \sec (3 x)] + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2

计算 $\frac{d}{d x} [4 \tan (3 x) \sec (3 x)]$ 。

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解题步骤 2.1

因为 $4$ 对于 $x$ 是常数，所以 $4 \tan (3 x) \sec (3 x)$ 对 $x$ 的导数是 $4 \frac{d}{d x} [\tan (3 x) \sec (3 x)]$ 。

$4 \frac{d}{d x} [\tan (3 x) \sec (3 x)] + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.2

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 $f (x) = \tan (3 x)$ 且 $g (x) = \sec (3 x)$ 。

$4 (\tan (3 x) \frac{d}{d x} [\sec (3 x)] + \sec (3 x) \frac{d}{d x} [\tan (3 x)]) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.3

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 $f (x) = \sec (x)$ 且 $g (x) = 3 x$ 。

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解题步骤 2.3.1

要使用链式法则，请将 $u_{1}$ 设为 $3 x$ 。

$4 (\tan (3 x) (\frac{d}{d u_{1}} [\sec (u_{1})] \frac{d}{d x} [3 x]) + \sec (3 x) \frac{d}{d x} [\tan (3 x)]) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.3.2

$\sec (u_{1})$ 对 $u_{1}$ 的导数为 $\sec (u_{1}) \tan (u_{1})$ 。

$4 (\tan (3 x) (\sec (u_{1}) \tan (u_{1}) \frac{d}{d x} [3 x]) + \sec (3 x) \frac{d}{d x} [\tan (3 x)]) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.3.3

使用 $3 x$ 替换所有出现的 $u_{1}$ 。

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) \frac{d}{d x} [3 x]) + \sec (3 x) \frac{d}{d x} [\tan (3 x)]) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.4

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

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) (3 \frac{d}{d x} [x])) + \sec (3 x) \frac{d}{d x} [\tan (3 x)]) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.5

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 $n = 1$ 。

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) (3 \cdot 1)) + \sec (3 x) \frac{d}{d x} [\tan (3 x)]) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.6

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 $f (x) = \tan (x)$ 且 $g (x) = 3 x$ 。

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解题步骤 2.6.1

要使用链式法则，请将 $u_{2}$ 设为 $3 x$ 。

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) (3 \cdot 1)) + \sec (3 x) (\frac{d}{d u_{2}} [\tan (u_{2})] \frac{d}{d x} [3 x])) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.6.2

$\tan (u_{2})$ 对 $u_{2}$ 的导数为 $\sec^{2} (u_{2})$ 。

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) (3 \cdot 1)) + \sec (3 x) (\sec^{2} (u_{2}) \frac{d}{d x} [3 x])) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.6.3

使用 $3 x$ 替换所有出现的 $u_{2}$ 。

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) (3 \cdot 1)) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) \frac{d}{d x} [3 x])) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.7

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

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) (3 \cdot 1)) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) (3 \frac{d}{d x} [x]))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.8

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 $n = 1$ 。

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) (3 \cdot 1)) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) (3 \cdot 1))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.9

将 $3$ 乘以 $1$ 。

$4 (\tan (3 x) (\sec (3 x) \tan (3 x) \cdot 3) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) (3 \cdot 1))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.10

将 $3$ 移到 $\sec (3 x) \tan (3 x)$ 的左侧。

$4 (\tan (3 x) (3 \cdot (\sec (3 x) \tan (3 x))) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) (3 \cdot 1))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.11

对 $\tan (3 x)$ 进行 $1$ 次方运算。

$4 (3 \sec (3 x) (\tan^{1} (3 x) \tan (3 x)) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) (3 \cdot 1))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.12

对 $\tan (3 x)$ 进行 $1$ 次方运算。

$4 (3 \sec (3 x) (\tan^{1} (3 x) \tan^{1} (3 x)) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) (3 \cdot 1))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.13

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

$4 (3 \sec (3 x) {\tan (3 x)}^{1 + 1} + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) (3 \cdot 1))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.14

将 $1$ 和 $1$ 相加。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) (3 \cdot 1))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.15

将 $3$ 乘以 $1$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + \sec (3 x) (\sec^{2} (3 x) \cdot 3)) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.16

将 $3$ 移到 $\sec^{2} (3 x)$ 的左侧。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + \sec (3 x) (3 \cdot \sec^{2} (3 x))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.17

对 $\sec (3 x)$ 进行 $1$ 次方运算。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 (\sec^{1} (3 x) \sec^{2} (3 x))) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.18

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 {\sec (3 x)}^{1 + 2}) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 2.19

将 $1$ 和 $2$ 相加。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) + \frac{d}{d x} [e^{- 2 x}] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 3

计算 $\frac{d}{d x} [e^{- 2 x}]$ 。

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解题步骤 3.1

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 $g (x) = - 2 x$ 。

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解题步骤 3.1.1

要使用链式法则，请将 $u_{3}$ 设为 $- 2 x$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) + \frac{d}{d u_{3}} [e^{u_{3}}] \frac{d}{d x} [- 2 x] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 3.1.2

使用指数法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d u_{3}} [a^{u_{3}}]$ 等于 $a^{u_{3}} \ln (a)$ ，其中 $a$ = $e$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) + e^{u_{3}} \frac{d}{d x} [- 2 x] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 3.1.3

使用 $- 2 x$ 替换所有出现的 $u_{3}$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) + e^{- 2 x} \frac{d}{d x} [- 2 x] + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 3.2

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

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) + e^{- 2 x} (- 2 \frac{d}{d x} [x]) + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 3.3

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 $n = 1$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) + e^{- 2 x} (- 2 \cdot 1) + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 3.4

将 $- 2$ 乘以 $1$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) + e^{- 2 x} \cdot - 2 + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 3.5

将 $- 2$ 移到 $e^{- 2 x}$ 的左侧。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) - 2 e^{- 2 x} + \frac{d}{d x} [6 x]$

解题步骤 4

计算 $\frac{d}{d x} [6 x]$ 。

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解题步骤 4.1

因为 $6$ 对于 $x$ 是常数，所以 $6 x$ 对 $x$ 的导数是 $6 \frac{d}{d x} [x]$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) - 2 e^{- 2 x} + 6 \frac{d}{d x} [x]$

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 $n = 1$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) - 2 e^{- 2 x} + 6 \cdot 1$

解题步骤 4.3

将 $6$ 乘以 $1$ 。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 3 \sec^{3} (3 x)) - 2 e^{- 2 x} + 6$

解题步骤 5

化简。

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解题步骤 5.1

运用分配律。

$4 (3 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x)) + 4 (3 \sec^{3} (3 x)) - 2 e^{- 2 x} + 6$

解题步骤 5.2

合并项。

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解题步骤 5.2.1

将 $3$ 乘以 $4$ 。

$12 (\sec (3 x) \tan^{2} (3 x)) + 4 (3 \sec^{3} (3 x)) - 2 e^{- 2 x} + 6$

解题步骤 5.2.2

将 $3$ 乘以 $4$ 。

$12 \sec (3 x) \tan^{2} (3 x) + 12 \sec^{3} (3 x) - 2 e^{- 2 x} + 6$

解题步骤 5.3

重新排序项。

$12 \tan^{2} (3 x) \sec (3 x) + 6 - 2 e^{- 2 x} + 12 \sec^{3} (3 x)$

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