代数例

$z = (u^{3} - v^{3}) e^{(u^{3} + v^{3})}$

ステップ 1

方程式の両辺を微分します。

$\frac{d}{d z} (z) = \frac{d}{d z} ((u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}})$

ステップ 2

$n = 1$ のとき、 $\frac{d}{d z} [z^{n}]$ は $n z^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$1$

ステップ 3

方程式の右辺を微分します。

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ステップ 3.1

$f (z) = u^{3} - {u'}^{3}$ および $g (z) = e^{u^{3} + {u'}^{3}}$ のとき、 $\frac{d}{d z} [f (z) g (z)]$ は $f (z) \frac{d}{d z} [g (z)] + g (z) \frac{d}{d z} [f (z)]$ であるという積の法則を使って微分します。

$(u^{3} - {u'}^{3}) \frac{d}{d z} [e^{u^{3} + {u'}^{3}}] + e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} - {u'}^{3}]$

ステップ 3.2

$f (z) = e^{z}$ および $g (z) = u^{3} + {u'}^{3}$ のとき、 $\frac{d}{d z} [f (g (z))]$ は $f' (g (z)) g' (z)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 3.2.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{1}$ を $u^{3} + {u'}^{3}$ とします。

$(u^{3} - {u'}^{3}) (\frac{d}{d u_{1}} [e^{u_{1}}] \frac{d}{d z} [u^{3} + {u'}^{3}]) + e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} - {u'}^{3}]$

ステップ 3.2.2

$a$ = $e$ のとき、 $\frac{d}{d u_{1}} [a^{u_{1}}]$ は $a^{u_{1}} \ln (a)$ であるという指数法則を使って微分します。

$(u^{3} - {u'}^{3}) (e^{u_{1}} \frac{d}{d z} [u^{3} + {u'}^{3}]) + e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} - {u'}^{3}]$

ステップ 3.2.3

$u_{1}$ のすべての発生を $u^{3} + {u'}^{3}$ で置き換えます。

$(u^{3} - {u'}^{3}) (e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} + {u'}^{3}]) + e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} - {u'}^{3}]$

ステップ 3.3

総和則では、 $u^{3} + {u'}^{3}$ の $z$ に関する積分は $\frac{d}{d z} [u^{3}] + \frac{d}{d z} [{u'}^{3}]$ です。

$(u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}} (\frac{d}{d z} [u^{3}] + \frac{d}{d z} [{u'}^{3}]) + e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} - {u'}^{3}]$

ステップ 3.4

$f (z) = z^{3}$ および $g (z) = u$ のとき、 $\frac{d}{d z} [f (g (z))]$ は $f' (g (z)) g' (z)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 3.4.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{2}$ を $u$ とします。

$(u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}} (\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{3}] \frac{d}{d z} [u] + \frac{d}{d z} [{u'}^{3}]) + e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} - {u'}^{3}]$

ステップ 3.4.2

$n = 3$ のとき、 $\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{n}]$ は $n {u_{2}}^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$(u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 {u_{2}}^{2} \frac{d}{d z} [u] + \frac{d}{d z} [{u'}^{3}]) + e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} - {u'}^{3}]$

ステップ 3.4.3

$u_{2}$ のすべての発生を $u$ で置き換えます。

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

ステップ 3.5

$\frac{d}{d z} [u]$ を $u'$ に書き換えます。

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

ステップ 3.6

微分します。

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ステップ 3.6.1

${u'}^{3}$ は $z$ について定数なので、 $z$ について ${u'}^{3}$ の微分係数は $0$ です。

$(u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u' + 0) + e^{u^{3} + {u'}^{3}} \frac{d}{d z} [u^{3} - {u'}^{3}]$

ステップ 3.6.2

$3 u^{2} u'$ と $0$ をたし算します。

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

ステップ 3.6.3

総和則では、 $u^{3} - {u'}^{3}$ の $z$ に関する積分は $\frac{d}{d z} [u^{3}] + \frac{d}{d z} [- {u'}^{3}]$ です。

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

ステップ 3.7

$f (z) = z^{3}$ および $g (z) = u$ のとき、 $\frac{d}{d z} [f (g (z))]$ は $f' (g (z)) g' (z)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 3.7.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{3}$ を $u$ とします。

$(u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (\frac{d}{d u_{3}} [{u_{3}}^{3}] \frac{d}{d z} [u] + \frac{d}{d z} [- {u'}^{3}])$

ステップ 3.7.2

$n = 3$ のとき、 $\frac{d}{d u_{3}} [{u_{3}}^{n}]$ は $n {u_{3}}^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$(u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 {u_{3}}^{2} \frac{d}{d z} [u] + \frac{d}{d z} [- {u'}^{3}])$

ステップ 3.7.3

$u_{3}$ のすべての発生を $u$ で置き換えます。

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

ステップ 3.8

$\frac{d}{d z} [u]$ を $u'$ に書き換えます。

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

ステップ 3.9

$- {u'}^{3}$ は $z$ について定数なので、 $z$ について $- {u'}^{3}$ の微分係数は $0$ です。

$(u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u' + 0)$

ステップ 3.10

$3 u^{2} u'$ と $0$ をたし算します。

$(u^{3} - {u'}^{3}) e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u')$

ステップ 3.11

簡約します。

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ステップ 3.11.1

分配則を当てはめます。

$(u^{3} e^{u^{3} + {u'}^{3}} - {u'}^{3} e^{u^{3} + {u'}^{3}}) (3 u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u')$

ステップ 3.11.2

分配則を当てはめます。

$u^{3} e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u') - {u'}^{3} e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u')$

ステップ 3.11.3

項をまとめます。

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ステップ 3.11.3.1

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$u^{2 + 3} e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u') - {u'}^{3} e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u')$

ステップ 3.11.3.2

$2$ と $3$ をたし算します。

$u^{5} e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u') - {u'}^{3} e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u')$

ステップ 3.11.3.3

$3$ に $- 1$ をかけます。

$u^{5} e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u') - 3 {u'}^{3} e^{u^{3} + {u'}^{3}} (u^{2} u') + e^{u^{3} + {u'}^{3}} (3 u^{2} u')$

ステップ 3.11.4

項を並べ替えます。

$3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} u^{5} u' - 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} {u'}^{3} u^{2} u' + 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} u^{2} u'$

ステップ 4

左辺と右辺を等しくし、式を作り変えます。

$1 = 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} u^{5} u' - 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} {u'}^{3} u^{2} u' + 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} u^{2} u'$

ステップ 5

方程式を $3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} u^{5} u' - 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} {u'}^{3} u^{2} u' + 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} u^{2} u' = 1$ として書き換えます。

$3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} u^{5} u' - 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} {u'}^{3} u^{2} u' + 3 e^{u^{3} + {u'}^{3}} u^{2} u' = 1$

ステップ 6

$u'$ を $\frac{d u}{d z}$ で置き換えます。

$\frac{d u}{d z} = 1$

代数 例

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