Cálculo Exemplos

$y = \ln (3 x + 1) \cos (2 x + 4)$

Etapa 1

Diferencie os dois lados da equação.

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

Etapa 2

A derivada de $y$ em relação a $x$ é $y'$ .

$y'$

Etapa 3

Diferencie o lado direito da equação.

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Etapa 3.1

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 $f (x) = \ln (3 x + 1)$ e $g (x) = \cos (2 x + 4)$ .

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

Etapa 3.2

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \cos (x)$ e $g (x) = 2 x + 4$ .

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Etapa 3.2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{1}$ como $2 x + 4$ .

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

Etapa 3.2.2

A derivada de $\cos (u_{1})$ em relação a $u_{1}$ é $- \sin (u_{1})$ .

$\ln (3 x + 1) (- \sin (u_{1}) \frac{d}{d x} [2 x + 4]) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.2.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{1}$ por $2 x + 4$ .

$\ln (3 x + 1) (- \sin (2 x + 4) \frac{d}{d x} [2 x + 4]) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.3

Diferencie.

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Etapa 3.3.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $2 x + 4$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [4]$ .

$\ln (3 x + 1) (- \sin (2 x + 4) (\frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [4])) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.3.2

Como $2$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $2 x$ em relação a $x$ é $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$\ln (3 x + 1) (- \sin (2 x + 4) (2 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [4])) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.3.3

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

$\ln (3 x + 1) (- \sin (2 x + 4) (2 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [4])) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.3.4

Multiplique $2$ por $1$ .

$\ln (3 x + 1) (- \sin (2 x + 4) (2 + \frac{d}{d x} [4])) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.3.5

Como $4$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $4$ em relação a $x$ é $0$ .

$\ln (3 x + 1) (- \sin (2 x + 4) (2 + 0)) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.3.6

Simplifique a expressão.

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Etapa 3.3.6.1

Some $2$ e $0$ .

$\ln (3 x + 1) (- \sin (2 x + 4) \cdot 2) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.3.6.2

Multiplique $2$ por $- 1$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \cos (2 x + 4) \frac{d}{d x} [\ln (3 x + 1)]$

Etapa 3.4

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 $g (x) = 3 x + 1$ .

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Etapa 3.4.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u_{2}$ como $3 x + 1$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \cos (2 x + 4) (\frac{d}{d u_{2}} [\ln (u_{2})] \frac{d}{d x} [3 x + 1])$

Etapa 3.4.2

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

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \cos (2 x + 4) (\frac{1}{u_{2}} \frac{d}{d x} [3 x + 1])$

Etapa 3.4.3

Substitua todas as ocorrências de $u_{2}$ por $3 x + 1$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \cos (2 x + 4) (\frac{1}{3 x + 1} \frac{d}{d x} [3 x + 1])$

Etapa 3.5

Diferencie.

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Etapa 3.5.1

Combine $\frac{1}{3 x + 1}$ e $\cos (2 x + 4)$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{\cos (2 x + 4)}{3 x + 1} \frac{d}{d x} [3 x + 1]$

Etapa 3.5.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $3 x + 1$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [3 x] + \frac{d}{d x} [1]$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{\cos (2 x + 4)}{3 x + 1} (\frac{d}{d x} [3 x] + \frac{d}{d x} [1])$

Etapa 3.5.3

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

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{\cos (2 x + 4)}{3 x + 1} (3 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [1])$

Etapa 3.5.4

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

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{\cos (2 x + 4)}{3 x + 1} (3 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [1])$

Etapa 3.5.5

Multiplique $3$ por $1$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{\cos (2 x + 4)}{3 x + 1} (3 + \frac{d}{d x} [1])$

Etapa 3.5.6

Como $1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $1$ em relação a $x$ é $0$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{\cos (2 x + 4)}{3 x + 1} (3 + 0)$

Etapa 3.5.7

Combine frações.

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Etapa 3.5.7.1

Some $3$ e $0$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{\cos (2 x + 4)}{3 x + 1} \cdot 3$

Etapa 3.5.7.2

Combine $\frac{\cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$ e $3$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{\cos (2 x + 4) \cdot 3}{3 x + 1}$

Etapa 3.5.7.3

Mova $3$ para a esquerda de $\cos (2 x + 4)$ .

$\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) + \frac{3 \cdot \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.6

Para escrever $\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4))$ como fração com um denominador comum, multiplique por $\frac{3 x + 1}{3 x + 1}$ .

$\frac{\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) (3 x + 1)}{3 x + 1} + \frac{3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.7

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$\frac{\ln (3 x + 1) (- 2 \sin (2 x + 4)) (3 x + 1) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8

Simplifique.

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Etapa 3.8.1

Simplifique o numerador.

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Etapa 3.8.1.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 3.8.1.1.1

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

$\frac{- 2 \ln (3 x + 1) \sin (2 x + 4) (3 x + 1) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.1.1.2

Simplifique $- 2 \ln (3 x + 1)$ movendo $2$ para dentro do logaritmo.

$\frac{- \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) (3 x + 1) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.1.1.3

Aplique a propriedade distributiva.

$\frac{- \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) (3 x) - \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) \cdot 1 + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.1.1.4

Multiplique $- \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) (3 x)$ .

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Etapa 3.8.1.1.4.1

Multiplique $3$ por $- 1$ .

$\frac{- 3 \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) x - \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) \cdot 1 + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.1.1.4.2

Simplifique $- 3 \ln ({(3 x + 1)}^{2})$ movendo $3$ para dentro do logaritmo.

$\frac{- \ln ({({(3 x + 1)}^{2})}^{3}) \sin (2 x + 4) x - \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) \cdot 1 + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.1.1.5

Multiplique $- 1$ por $1$ .

$\frac{- \ln ({({(3 x + 1)}^{2})}^{3}) \sin (2 x + 4) x - \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.1.1.6

Multiplique os expoentes em ${({(3 x + 1)}^{2})}^{3}$ .

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Etapa 3.8.1.1.6.1

Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{- \ln ({(3 x + 1)}^{2 \cdot 3}) \sin (2 x + 4) x - \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.1.1.6.2

Multiplique $2$ por $3$ .

$\frac{- \ln ({(3 x + 1)}^{6}) \sin (2 x + 4) x - \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.1.2

Reordene os fatores em $- \ln ({(3 x + 1)}^{6}) \sin (2 x + 4) x - \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) + 3 \cos (2 x + 4)$ .

$\frac{- x \ln ({(3 x + 1)}^{6}) \sin (2 x + 4) - \ln ({(3 x + 1)}^{2}) \sin (2 x + 4) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 3.8.2

Reordene os termos.

$\frac{- x \sin (2 x + 4) \ln ({(3 x + 1)}^{6}) - \sin (2 x + 4) \ln ({(3 x + 1)}^{2}) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 4

Reformule a equação definindo o lado esquerdo igual ao lado direito.

$y' = \frac{- x \sin (2 x + 4) \ln ({(3 x + 1)}^{6}) - \sin (2 x + 4) \ln ({(3 x + 1)}^{2}) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$

Etapa 5

Substitua $y'$ por $\frac{d y}{d x}$ .

$\frac{d y}{d x} = \frac{- x \sin (2 x + 4) \ln ({(3 x + 1)}^{6}) - \sin (2 x + 4) \ln ({(3 x + 1)}^{2}) + 3 \cos (2 x + 4)}{3 x + 1}$