Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Упростим с помощью разложения.
Этап 1.1.1
С помощью запишем в виде .
Этап 1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.3
Применим основные правила для показателей степени.
Этап 1.1.3.1
Применим правило умножения к .
Этап 1.1.3.2
С помощью запишем в виде .
Этап 1.1.4
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.5
Применим правило умножения к .
Этап 1.2
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.3
Продифференцируем.
Этап 1.3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.3.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.3.3
Добавим и .
Этап 1.3.4
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.3.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.4
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 1.5
Объединим и .
Этап 1.6
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 1.7
Упростим числитель.
Этап 1.7.1
Умножим на .
Этап 1.7.2
Вычтем из .
Этап 1.8
Объединим дроби.
Этап 1.8.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 1.8.2
Объединим и .
Этап 1.8.3
Объединим и .
Этап 1.8.4
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 1.9
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.10
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.11
Добавим и .
Этап 1.12
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.13
Умножим.
Этап 1.13.1
Умножим на .
Этап 1.13.2
Умножим на .
Этап 1.14
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.15
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 1.16
Объединим и .
Этап 1.17
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 1.18
Упростим числитель.
Этап 1.18.1
Умножим на .
Этап 1.18.2
Вычтем из .
Этап 1.19
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 1.20
Объединим и .
Этап 1.21
Объединим и .
Этап 1.22
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 1.23
Упростим.
Этап 1.23.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.23.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.23.3
Упростим числитель.
Этап 1.23.3.1
Объединим противоположные члены в .
Этап 1.23.3.1.1
Добавим и .
Этап 1.23.3.1.2
Добавим и .
Этап 1.23.3.2
Упростим каждый член.
Этап 1.23.3.2.1
Умножим на .
Этап 1.23.3.2.2
Умножим на .
Этап 1.23.3.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 1.23.3.4
Добавим и .
Этап 1.23.3.5
Сократим общий множитель.
Этап 1.23.3.6
Перепишем это выражение.
Этап 1.23.4
Объединим термины.
Этап 1.23.4.1
Перепишем в виде произведения.
Этап 1.23.4.2
Умножим на .
Этап 2
Этап 2.1
Продифференцируем, используя правило умножения на константу.
Этап 2.1.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.1.2
Перепишем в виде .
Этап 2.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.4
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.4.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.4.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.5
Продифференцируем.
Этап 2.5.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.5.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.5.3
Добавим и .
Этап 2.5.4
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.5.5
Умножим на .
Этап 2.5.6
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.7
Объединим и .
Этап 2.8
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.9
Упростим числитель.
Этап 2.9.1
Умножим на .
Этап 2.9.2
Вычтем из .
Этап 2.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.11
Объединим и .
Этап 2.12
Объединим и .
Этап 2.13
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.14
Объединим и .
Этап 2.15
Перенесем влево от .
Этап 2.16
Вынесем множитель из .
Этап 2.17
Сократим общие множители.
Этап 2.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.17.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.17.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.18
Упростим члены.
Этап 2.18.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.18.2
Объединим и .
Этап 2.18.3
Сократим общий множитель.
Этап 2.18.4
Разделим на .
Этап 2.19
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.20
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.21
Объединим и .
Этап 2.22
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.23
Упростим числитель.
Этап 2.23.1
Умножим на .
Этап 2.23.2
Вычтем из .
Этап 2.24
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.25
Объединим и .
Этап 2.26
Объединим и .
Этап 2.27
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.28
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.29
Объединим и .
Этап 2.30
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.31
Умножим на .
Этап 2.32
Объединим и .
Этап 2.33
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.34
Объединим и .
Этап 2.35
Упростим.
Этап 2.35.1
Применим правило умножения к .
Этап 2.35.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.35.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.35.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.35.5
Упростим числитель.
Этап 2.35.5.1
Упростим каждый член.
Этап 2.35.5.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.1.1.1
Перенесем .
Этап 2.35.5.1.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.1.1.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.1.4
Добавим и .
Этап 2.35.5.1.1.5
Разделим на .
Этап 2.35.5.1.2
Упростим .
Этап 2.35.5.1.3
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.4
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.1.4.1
Перенесем .
Этап 2.35.5.1.4.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.1.4.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.4.4
Добавим и .
Этап 2.35.5.1.4.5
Разделим на .
Этап 2.35.5.1.5
Упростим .
Этап 2.35.5.1.6
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.1.6.1
Перенесем .
Этап 2.35.5.1.6.2
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.6.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.35.5.1.6.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.1.6.3
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.6.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.6.5
Добавим и .
Этап 2.35.5.1.7
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.1.7.1
Перенесем .
Этап 2.35.5.1.7.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.1.7.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.7.4
Добавим и .
Этап 2.35.5.1.7.5
Разделим на .
Этап 2.35.5.1.8
Упростим .
Этап 2.35.5.1.9
Перепишем в виде .
Этап 2.35.5.1.10
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.11
Перенесем влево от .
Этап 2.35.5.1.12
Перепишем в виде .
Этап 2.35.5.1.13
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 2.35.5.1.13.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.35.5.1.13.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.35.5.1.13.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.35.5.1.14
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 2.35.5.1.14.1
Упростим каждый член.
Этап 2.35.5.1.14.1.1
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.14.1.2
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.14.1.3
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.14.1.4
Перепишем в виде .
Этап 2.35.5.1.14.1.5
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.35.5.1.14.1.6
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.1.14.1.6.1
Перенесем .
Этап 2.35.5.1.14.1.6.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.1.14.1.6.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.14.1.6.4
Добавим и .
Этап 2.35.5.1.14.1.6.5
Разделим на .
Этап 2.35.5.1.14.1.7
Упростим .
Этап 2.35.5.1.14.1.8
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.1.14.1.8.1
Перенесем .
Этап 2.35.5.1.14.1.8.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.1.14.1.8.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.14.1.8.4
Добавим и .
Этап 2.35.5.1.14.1.8.5
Разделим на .
Этап 2.35.5.1.14.1.9
Упростим .
Этап 2.35.5.1.14.1.10
Умножим .
Этап 2.35.5.1.14.1.10.1
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.14.1.10.2
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.14.2
Вычтем из .
Этап 2.35.5.1.15
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.35.5.1.16
Упростим.
Этап 2.35.5.1.16.1
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.16.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.1.16.2.1
Перенесем .
Этап 2.35.5.1.16.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.1.16.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.16.2.4
Добавим и .
Этап 2.35.5.1.16.2.5
Разделим на .
Этап 2.35.5.1.16.3
Упростим .
Этап 2.35.5.1.16.4
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.1.16.4.1
Перенесем .
Этап 2.35.5.1.16.4.2
Умножим на .
Этап 2.35.5.1.16.4.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.35.5.1.16.4.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.1.16.4.3
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.16.4.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.1.16.4.5
Добавим и .
Этап 2.35.5.1.17
Умножим на .
Этап 2.35.5.2
Вычтем из .
Этап 2.35.5.3
Добавим и .
Этап 2.35.5.4
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.35.5.4.1
Умножим на .
Этап 2.35.5.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 2.35.5.4.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.5.4.2
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 2.35.5.4.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.5.4.4
Добавим и .
Этап 2.35.5.5
Изменим порядок множителей в .
Этап 2.35.6
Объединим термины.
Этап 2.35.6.1
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.35.6.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.35.6.1.2
Сократим общий множитель .
Этап 2.35.6.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.35.6.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 2.35.6.2
Упростим.
Этап 2.35.6.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.35.6.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.35.6.3.2
Умножим на .
Этап 2.35.6.4
Возведем в степень .
Этап 2.35.6.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.35.6.6
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 2.35.6.7
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.35.6.8
Добавим и .
Этап 2.35.7
Изменим порядок членов.
Этап 2.35.8
Изменим порядок множителей в .
Этап 3
Вторая производная по равна .