Cálculo Exemplos

${\cos (3 x)}^{\sin (3 x)}$

Etapa 1

Use as propriedades dos logaritmos para simplificar a diferenciação.

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Etapa 1.1

Reescreva ${\cos (3 x)}^{\sin (3 x)}$ como $e^{\ln ({\cos (3 x)}^{\sin (3 x)})}$ .

$\frac{d}{d x} [e^{\ln ({\cos (3 x)}^{\sin (3 x)})}]$

Etapa 1.2

Expanda $\ln ({\cos (3 x)}^{\sin (3 x)})$ movendo $\sin (3 x)$ para fora do logaritmo.

$\frac{d}{d x} [e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))}]$

Etapa 2

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = e^{x}$ e $g (x) = \sin (3 x) \ln (\cos (3 x))$ .

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Etapa 2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{1}$ como $\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [e^{u_{1}}] \frac{d}{d x} [\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))]$

Etapa 2.2

Diferencie usando a regra exponencial, que determina que $\frac{d}{d u_{1}} [a^{u_{1}}]$ é $a^{u_{1}} \ln (a)$ , em que $a$ = $e$ .

$e^{u_{1}} \frac{d}{d x} [\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))]$

Etapa 2.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{1}$ por $\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} \frac{d}{d x} [\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))]$

Etapa 3

Diferencie usando a regra do produto, que determina que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ é $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ , em que $f (x) = \sin (3 x)$ e $g (x) = \ln (\cos (3 x))$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sin (3 x) \frac{d}{d x} [\ln (\cos (3 x))] + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 4

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \ln (x)$ e $g (x) = \cos (3 x)$ .

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Etapa 4.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{2}$ como $\cos (3 x)$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sin (3 x) (\frac{d}{d u_{2}} [\ln (u_{2})] \frac{d}{d x} [\cos (3 x)]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 4.2

A derivada de $\ln (u_{2})$ em relação a $u_{2}$ é $\frac{1}{u_{2}}$ .

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

Etapa 4.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{2}$ por $\cos (3 x)$ .

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

Etapa 5

Converta de $\frac{1}{\cos (3 x)}$ em $\sec (3 x)$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sin (3 x) (\sec (3 x) \frac{d}{d x} [\cos (3 x)]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 6

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \cos (x)$ e $g (x) = 3 x$ .

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Etapa 6.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{3}$ como $3 x$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sin (3 x) \sec (3 x) (\frac{d}{d u_{3}} [\cos (u_{3})] \frac{d}{d x} [3 x]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 6.2

A derivada de $\cos (u_{3})$ em relação a $u_{3}$ é $- \sin (u_{3})$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sin (3 x) \sec (3 x) (- \sin (u_{3}) \frac{d}{d x} [3 x]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 6.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{3}$ por $3 x$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sin (3 x) \sec (3 x) (- \sin (3 x) \frac{d}{d x} [3 x]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 7

Eleve $\sin (3 x)$ à potência de $1$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- (\sin^{1} (3 x) \sin (3 x)) \frac{d}{d x} [3 x]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 8

Eleve $\sin (3 x)$ à potência de $1$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- (\sin^{1} (3 x) \sin^{1} (3 x)) \frac{d}{d x} [3 x]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 9

Use a regra da multiplicação de potências $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar expoentes.

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- {\sin (3 x)}^{1 + 1} \frac{d}{d x} [3 x]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 10

Diferencie.

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Etapa 10.1

Some $1$ e $1$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- \sin^{2} (3 x) \frac{d}{d x} [3 x]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 10.2

Como $3$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $3 x$ em relação a $x$ é $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- \sin^{2} (3 x) (3 \frac{d}{d x} [x])) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 10.3

Multiplique $3$ por $- 1$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x) \frac{d}{d x} [x]) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 10.4

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

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

Etapa 10.5

Multiplique $- 3$ por $1$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + \ln (\cos (3 x)) \frac{d}{d x} [\sin (3 x)])$

Etapa 11

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \sin (x)$ e $g (x) = 3 x$ .

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Etapa 11.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{4}$ como $3 x$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + \ln (\cos (3 x)) (\frac{d}{d u_{4}} [\sin (u_{4})] \frac{d}{d x} [3 x]))$

Etapa 11.2

A derivada de $\sin (u_{4})$ em relação a $u_{4}$ é $\cos (u_{4})$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + \ln (\cos (3 x)) (\cos (u_{4}) \frac{d}{d x} [3 x]))$

Etapa 11.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{4}$ por $3 x$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + \ln (\cos (3 x)) (\cos (3 x) \frac{d}{d x} [3 x]))$

Etapa 12

Diferencie.

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Etapa 12.1

Como $3$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $3 x$ em relação a $x$ é $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + \ln (\cos (3 x)) \cos (3 x) (3 \frac{d}{d x} [x]))$

Etapa 12.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + \ln (\cos (3 x)) \cos (3 x) (3 \cdot 1))$

Etapa 12.3

Simplifique a expressão.

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Etapa 12.3.1

Multiplique $3$ por $1$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + \ln (\cos (3 x)) \cos (3 x) \cdot 3)$

Etapa 12.3.2

Mova $3$ para a esquerda de $\ln (\cos (3 x)) \cos (3 x)$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + 3 \cdot (\ln (\cos (3 x)) \cos (3 x)))$

Etapa 13

Simplifique.

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Etapa 13.1

Aplique a propriedade distributiva.

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (\sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x))) + e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} (3 \ln (\cos (3 x)) \cos (3 x))$

Etapa 13.2

Mova $3$ para a esquerda de $e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))}$ .

$e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} \sec (3 x) (- 3 \sin^{2} (3 x)) + 3 e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} \ln (\cos (3 x)) \cos (3 x)$

Etapa 13.3

Reordene os termos.

$- 3 e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} \sin^{2} (3 x) \sec (3 x) + 3 e^{\sin (3 x) \ln (\cos (3 x))} \cos (3 x) \ln (\cos (3 x))$