Analysis Beispiele

$\frac{2 x}{x^{2} + y^{2}}$

Schritt 1

Da $2$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $\frac{2 x}{x^{2} + y^{2}}$ nach $x$ gleich $2 \frac{d}{d x} [\frac{x}{x^{2} + y^{2}}]$ .

$2 \frac{d}{d x} [\frac{x}{x^{2} + y^{2}}]$

Schritt 2

Differenziere unter Anwendung der Quotientenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ gleich $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ ist mit $f (x) = x$ und $g (x) = x^{2} + y^{2}$ .

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

Schritt 3

Differenziere.

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Schritt 3.1

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

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

Schritt 3.2

Mutltipliziere $x^{2} + y^{2}$ mit $1$ .

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

Schritt 3.3

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x^{2} + y^{2}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [y^{2}]$ .

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

Schritt 3.4

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 2$ .

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

Schritt 3.5

Da $y^{2}$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $y^{2}$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$2 \frac{x^{2} + y^{2} - x (2 x + 0)}{{(x^{2} + y^{2})}^{2}}$

Schritt 3.6

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 3.6.1

Addiere $2 x$ und $0$ .

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

Schritt 3.6.2

Mutltipliziere $2$ mit $- 1$ .

$2 \frac{x^{2} + y^{2} - 2 x \cdot x}{{(x^{2} + y^{2})}^{2}}$

Schritt 4

Potenziere $x$ mit $1$ .

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

Schritt 5

Potenziere $x$ mit $1$ .

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

Schritt 6

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

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

Schritt 7

Addiere $1$ und $1$ .

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

Schritt 8

Subtrahiere $2 x^{2}$ von $x^{2}$ .

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

Schritt 9

Kombiniere $2$ und $\frac{- x^{2} + y^{2}}{{(x^{2} + y^{2})}^{2}}$ .

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

Schritt 10

Vereinfache.

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Schritt 10.1

Wende das Distributivgesetz an.

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

Schritt 10.2

Mutltipliziere $- 1$ mit $2$ .

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

Schritt 10.3

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 10.3.1

Faktorisiere $2$ aus $- 2 x^{2} + 2 y^{2}$ heraus.

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Schritt 10.3.1.1

Faktorisiere $2$ aus $- 2 x^{2}$ heraus.

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

Schritt 10.3.1.2

Faktorisiere $2$ aus $2 y^{2}$ heraus.

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

Schritt 10.3.1.3

Faktorisiere $2$ aus $2 (- x^{2}) + 2 (y^{2})$ heraus.

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

Schritt 10.3.2

Stelle $- x^{2}$ und $y^{2}$ um.

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

Schritt 10.3.3

Da beide Terme perfekte Quadrate sind, faktorisiere durch Anwendung der dritten binomischen Formel, $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ , mit $a = y$ und $b = x$ .

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