Cálculo Ejemplos

$f (x) = x \sqrt{1 + 3 e^{x}}$

Paso 1

Usa $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ para reescribir $\sqrt{1 + 3 e^{x}}$ como ${(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Paso 2

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x$ y $g (x) = {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Paso 3

Diferencia con la regla de la cadena, que establece que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ es $f' (g (x)) g' (x)$ donde $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ y $g (x) = 1 + 3 e^{x}$ .

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Paso 3.1

Para aplicar la regla de la cadena, establece $u$ como $1 + 3 e^{x}$ .

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

Paso 3.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ es $n u^{n - 1}$ donde $n = \frac{1}{2}$ .

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

Paso 3.3

Reemplaza todos los casos de $u$ con $1 + 3 e^{x}$ .

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

Paso 4

Para escribir $- 1$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{2}{2}$ .

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

Paso 5

Combina $- 1$ y $\frac{2}{2}$ .

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

Paso 6

Combina los numeradores sobre el denominador común.

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

Paso 7

Simplifica el numerador.

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Paso 7.1

Multiplica $- 1$ por $2$ .

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

Paso 7.2

Resta $2$ de $1$ .

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

Paso 8

Diferencia.

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Paso 8.1

Mueve el negativo al frente de la fracción.

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

Paso 8.2

Combina fracciones.

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Paso 8.2.1

Combina $\frac{1}{2}$ y ${(1 + 3 e^{x})}^{- \frac{1}{2}}$ .

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

Paso 8.2.2

Mueve ${(1 + 3 e^{x})}^{- \frac{1}{2}}$ al denominador mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

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

Paso 8.2.3

Combina $\frac{1}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$ y $x$ .

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

Paso 8.3

Según la regla de la suma, la derivada de $1 + 3 e^{x}$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [3 e^{x}]$ .

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

Paso 8.4

Como $1$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $1$ con respecto a $x$ es $0$ .

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

Paso 8.5

Suma $0$ y $\frac{d}{d x} [3 e^{x}]$ .

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

Paso 8.6

Como $3$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $3 e^{x}$ con respecto a $x$ es $3 \frac{d}{d x} [e^{x}]$ .

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

Paso 8.7

Combina $3$ y $\frac{x}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$ .

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

Paso 9

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

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

Paso 10

Diferencia con la regla de la potencia.

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Paso 10.1

Combina $\frac{3 x}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$ y $e^{x}$ .

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

Paso 10.2

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 1$ .

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

Paso 10.3

Multiplica ${(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}$ por $1$ .

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

Paso 11

Para escribir ${(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}$ como una fracción con un denominador común, multiplica por $\frac{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$ .

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

Paso 12

Combina ${(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}$ y $\frac{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$ .

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

Paso 13

Combina los numeradores sobre el denominador común.

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

Paso 14

Multiplica ${(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}$ por ${(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}$ sumando los exponentes.

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Paso 14.1

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

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

Paso 14.2

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

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

Paso 14.3

Combina los numeradores sobre el denominador común.

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

Paso 14.4

Suma $1$ y $1$ .

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

Paso 14.5

Divide $2$ por $2$ .

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

Paso 15

Simplifica ${(1 + 3 e^{x})}^{1} \cdot 2$ .

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

Paso 16

Mueve $2$ a la izquierda de $1 + 3 e^{x}$ .

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

Paso 17

Simplifica.

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Paso 17.1

Aplica la propiedad distributiva.

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

Paso 17.2

Simplifica cada término.

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Paso 17.2.1

Multiplica $2$ por $1$ .

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

Paso 17.2.2

Multiplica $3$ por $2$ .

$\frac{3 x e^{x} + 2 + 6 e^{x}}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$

Paso 17.3

Reordena los términos.

$\frac{3 e^{x} x + 6 e^{x} + 2}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$

Paso 17.4

Reordena los factores en $\frac{3 e^{x} x + 6 e^{x} + 2}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$ .

$\frac{3 x e^{x} + 6 e^{x} + 2}{2 {(1 + 3 e^{x})}^{\frac{1}{2}}}$