Analysis Beispiele

$y = x^{3} \sqrt{x^{2} + 3}$

Schritt 1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{x^{2} + 3}$ als ${(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

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

Schritt 2

Differenziere beide Seiten der Gleichung.

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

Schritt 3

Die Ableitung von $y$ nach $x$ ist $y'$ .

$y'$

Schritt 4

Differenziere die rechte Seite der Gleichung.

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Schritt 4.1

Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ gleich $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ ist mit $f (x) = x^{3}$ und $g (x) = {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Schritt 4.2

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ und $g (x) = x^{2} + 3$ .

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Schritt 4.2.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u$ durch $x^{2} + 3$ .

$x^{3} (\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [x^{2} + 3]) + {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Schritt 4.2.2

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

$x^{3} (\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [x^{2} + 3]) + {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Schritt 4.2.3

Ersetze alle $u$ durch $x^{2} + 3$ .

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

Schritt 4.3

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

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

Schritt 4.4

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

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

Schritt 4.5

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

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

Schritt 4.6

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 4.6.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $2$ .

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

Schritt 4.6.2

Subtrahiere $2$ von $1$ .

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

Schritt 4.7

Kombiniere Brüche.

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Schritt 4.7.1

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

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

Schritt 4.7.2

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

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

Schritt 4.7.3

Bringe ${(x^{2} + 3)}^{- \frac{1}{2}}$ in den Nenner mit Hilfe der Regel des negativen Exponenten $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

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

Schritt 4.7.4

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

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

Schritt 4.8

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x^{2} + 3$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [3]$ .

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

Schritt 4.9

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

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

Schritt 4.10

Da $3$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $3$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$\frac{x^{3}}{2 {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}} (2 x + 0) + {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Schritt 4.11

Kombiniere Brüche.

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Schritt 4.11.1

Addiere $2 x$ und $0$ .

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

Schritt 4.11.2

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

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

Schritt 4.11.3

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

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

Schritt 4.12

Potenziere $x$ mit $1$ .

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

Schritt 4.13

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

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

Schritt 4.14

Vereinfache den Ausdruck durch Kürzen der gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 4.14.1

Addiere $1$ und $3$ .

$\frac{2 x^{4}}{2 {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}} + {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Schritt 4.14.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{2 x^{4}}{2 {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}} + {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Schritt 4.14.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{x^{4}}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}} + {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Schritt 4.15

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 3$ .

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

Schritt 4.16

Bringe $3$ auf die linke Seite von ${(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Schritt 4.17

Vereinige $\frac{x^{4}}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$ und $3 {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}} x^{2}$ mithilfe eines gemeinsamen Nenners.

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Schritt 4.17.1

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

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

Schritt 4.17.2

Um $3 x^{2} {(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$ .

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

Schritt 4.17.3

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

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

Schritt 4.18

Multipliziere ${(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}$ mit ${(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 4.18.1

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

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

Schritt 4.18.2

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

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

Schritt 4.18.3

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

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

Schritt 4.18.4

Addiere $1$ und $1$ .

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

Schritt 4.18.5

Dividiere $2$ durch $2$ .

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

Schritt 4.19

Vereinfache $3 x^{2} {(x^{2} + 3)}^{1}$ .

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

Schritt 4.20

Vereinfache.

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Schritt 4.20.1

Wende das Distributivgesetz an.

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

Schritt 4.20.2

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 4.20.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.20.2.1.1

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

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Schritt 4.20.2.1.1.1

Bewege $x^{2}$ .

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

Schritt 4.20.2.1.1.2

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

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

Schritt 4.20.2.1.1.3

Addiere $2$ und $2$ .

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

Schritt 4.20.2.1.2

Mutltipliziere $3$ mit $3$ .

$\frac{x^{4} + 3 x^{4} + 9 x^{2}}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$

Schritt 4.20.2.2

Addiere $x^{4}$ und $3 x^{4}$ .

$\frac{4 x^{4} + 9 x^{2}}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$

Schritt 4.20.3

Faktorisiere $x^{2}$ aus $4 x^{4} + 9 x^{2}$ heraus.

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Schritt 4.20.3.1

Faktorisiere $x^{2}$ aus $4 x^{4}$ heraus.

$\frac{x^{2} (4 x^{2}) + 9 x^{2}}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$

Schritt 4.20.3.2

Faktorisiere $x^{2}$ aus $9 x^{2}$ heraus.

$\frac{x^{2} (4 x^{2}) + x^{2} \cdot 9}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$

Schritt 4.20.3.3

Faktorisiere $x^{2}$ aus $x^{2} (4 x^{2}) + x^{2} \cdot 9$ heraus.

$\frac{x^{2} (4 x^{2} + 9)}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$

Schritt 5

Forme die Gleichung um durch Gleichsetzen der linken Seite mit der rechten Seite.

$y' = \frac{x^{2} (4 x^{2} + 9)}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$

Schritt 6

Ersetze $y'$ durch $\frac{d y}{d x}$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{x^{2} (4 x^{2} + 9)}{{(x^{2} + 3)}^{\frac{1}{2}}}$