Analysis Beispiele

$\frac{x^{2}}{2 \sqrt{x} + 1}$

Schritt 1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{x}$ als $x^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$\frac{d}{d x} [\frac{x^{2}}{2 x^{\frac{1}{2}} + 1}]$

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 $f (x) = x^{2}$ und $g (x) = 2 x^{\frac{1}{2}} + 1$ .

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

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 $n = 2$ .

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

Schritt 3.2

Bringe $2$ auf die linke Seite von $2 x^{\frac{1}{2}} + 1$ .

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

Schritt 3.3

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $2 x^{\frac{1}{2}} + 1$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [2 x^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d x} [1]$ .

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

Schritt 3.4

Da $2$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $2 x^{\frac{1}{2}}$ nach $x$ gleich $2 \frac{d}{d x} [x^{\frac{1}{2}}]$ .

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

Schritt 3.5

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

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

Schritt 4

Um $- 1$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

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

Schritt 5

Kombiniere $- 1$ und $\frac{2}{2}$ .

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

Schritt 6

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

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

Schritt 7

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 7.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $2$ .

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

Schritt 7.2

Subtrahiere $2$ von $1$ .

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

Schritt 8

Vereinfache Terme.

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Schritt 8.1

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

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

Schritt 8.2

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $x^{- \frac{1}{2}}$ .

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

Schritt 8.3

Kombiniere $2$ und $\frac{x^{- \frac{1}{2}}}{2}$ .

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

Schritt 8.4

Bringe $x^{- \frac{1}{2}}$ in den Nenner mit Hilfe der Regel des negativen Exponenten $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

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

Schritt 8.5

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 8.6

Forme den Ausdruck um.

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

Schritt 9

Da $1$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $1$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

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

Schritt 10

Kombiniere Brüche.

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Schritt 10.1

Addiere $\frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ und $0$ .

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

Schritt 10.2

Kombiniere $\frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ und $x^{2}$ .

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

Schritt 11

Bringe $x^{\frac{1}{2}}$ in den Zähler mithilfe der Regel des negativen Exponenten $\frac{1}{b^{n}} = b^{- n}$ .

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

Schritt 12

Multipliziere $x^{2}$ mit $x^{- \frac{1}{2}}$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 12.1

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

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

Schritt 12.2

Um $2$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

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

Schritt 12.3

Kombiniere $2$ und $\frac{2}{2}$ .

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

Schritt 12.4

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

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

Schritt 12.5

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 12.5.1

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{2 (2 x^{\frac{1}{2}} + 1) x - x^{\frac{4 - 1}{2}}}{{(2 x^{\frac{1}{2}} + 1)}^{2}}$

Schritt 12.5.2

Subtrahiere $1$ von $4$ .

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

Schritt 13

Vereinfache.

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Schritt 13.1

Wende das Distributivgesetz an.

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

Schritt 13.2

Wende das Distributivgesetz an.

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

Schritt 13.3

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 13.3.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 13.3.1.1

Multipliziere $x^{\frac{1}{2}}$ mit $x$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 13.3.1.1.1

Bewege $x$ .

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

Schritt 13.3.1.1.2

Mutltipliziere $x$ mit $x^{\frac{1}{2}}$ .

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Schritt 13.3.1.1.2.1

Potenziere $x$ mit $1$ .

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

Schritt 13.3.1.1.2.2

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

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

Schritt 13.3.1.1.3

Schreibe $1$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.

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

Schritt 13.3.1.1.4

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

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

Schritt 13.3.1.1.5

Addiere $2$ und $1$ .

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

Schritt 13.3.1.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$\frac{4 x^{\frac{3}{2}} + 2 \cdot 1 x - x^{\frac{3}{2}}}{{(2 x^{\frac{1}{2}} + 1)}^{2}}$

Schritt 13.3.1.3

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$\frac{4 x^{\frac{3}{2}} + 2 x - x^{\frac{3}{2}}}{{(2 x^{\frac{1}{2}} + 1)}^{2}}$

Schritt 13.3.2

Subtrahiere $x^{\frac{3}{2}}$ von $4 x^{\frac{3}{2}}$ .

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

Schritt 13.4

Faktorisiere $x$ aus $2 x + 3 x^{\frac{3}{2}}$ heraus.

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Schritt 13.4.1

Faktorisiere $x$ aus $2 x$ heraus.

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

Schritt 13.4.2

Faktorisiere $x$ aus $3 x^{\frac{3}{2}}$ heraus.

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

Schritt 13.4.3

Faktorisiere $x$ aus $x \cdot 2 + x (3 x^{\frac{1}{2}})$ heraus.

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