Calcul infinitésimal Exemples

$g (x) = x^{2} \log_{3} (\sqrt{x - 1})$

Étape 1

Utilisez $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ pour réécrire $\sqrt{x - 1}$ comme ${(x - 1)}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 2

Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ est $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ où $f (x) = x^{2}$ et $g (x) = \log_{3} ({(x - 1)}^{\frac{1}{2}})$ .

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

Étape 3

Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ est $f' (g (x)) g' (x)$ où $f (x) = \log_{3} (x)$ et $g (x) = {(x - 1)}^{\frac{1}{2}}$ .

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Étape 3.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u_{1}$ comme ${(x - 1)}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 3.2

La dérivée de $\log_{3} (u_{1})$ par rapport à $u_{1}$ est $\frac{1}{u_{1} \ln (3)}$ .

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

Étape 3.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{1}$ par ${(x - 1)}^{\frac{1}{2}}$ .

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

Étape 4

Associez $\frac{1}{{(x - 1)}^{\frac{1}{2}} \ln (3)}$ et $x^{2}$ .

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

Étape 5

Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ est $f' (g (x)) g' (x)$ où $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ et $g (x) = x - 1$ .

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Étape 5.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u_{2}$ comme $x - 1$ .

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

Étape 5.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ est $n {u_{2}}^{n - 1}$ où $n = \frac{1}{2}$ .

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

Étape 5.3

Remplacez toutes les occurrences de $u_{2}$ par $x - 1$ .

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

Étape 6

Pour écrire $- 1$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2}{2}$ .

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

Étape 7

Associez $- 1$ et $\frac{2}{2}$ .

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

Étape 8

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 9

Simplifiez le numérateur.

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Étape 9.1

Multipliez $- 1$ par $2$ .

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

Étape 9.2

Soustrayez $2$ de $1$ .

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

Étape 10

Placez le signe moins devant la fraction.

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

Étape 11

Associez $\frac{1}{2}$ et ${(x - 1)}^{- \frac{1}{2}}$ .

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

Étape 12

Placez ${(x - 1)}^{- \frac{1}{2}}$ sur le dénominateur en utilisant la règle de l’exposant négatif $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

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

Étape 13

Multipliez $\frac{1}{2 {(x - 1)}^{\frac{1}{2}}}$ par $\frac{x^{2}}{{(x - 1)}^{\frac{1}{2}} \ln (3)}$ .

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

Étape 14

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

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

Étape 15

Simplifiez l’expression.

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Étape 15.1

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 15.2

Additionnez $1$ et $1$ .

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

Étape 16

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 16.1

Annulez le facteur commun.

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

Étape 16.2

Réécrivez l’expression.

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

Étape 17

Simplifiez

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

Étape 18

Selon la règle de la somme, la dérivée de $x - 1$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

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

Étape 19

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

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

Étape 20

Comme $- 1$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 1$ par rapport à $x$ est $0$ .

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

Étape 21

Simplifiez l’expression.

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Étape 21.1

Additionnez $1$ et $0$ .

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

Étape 21.2

Multipliez $\frac{x^{2}}{2 (x - 1) \ln (3)}$ par $1$ .

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

Étape 22

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 2$ .

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

Étape 23

Simplifiez

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Étape 23.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 23.2

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 23.3

Associez des termes.

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Étape 23.3.1

Multipliez $2$ par $- 1$ .

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

Étape 23.3.2

Pour écrire $\log_{3} ({(x - 1)}^{\frac{1}{2}}) (2 x)$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2 x \ln (3) - 2 \ln (3)}{2 x \ln (3) - 2 \ln (3)}$ .

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

Étape 23.3.3

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

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

Étape 23.4

Remettez les termes dans l’ordre.

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