Giải tích Ví dụ

$f (x) = \sin (\arctan (5 x))$

Bước 1

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc nhân với hằng số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Vẽ một hình tam giác trong mặt phẳng với các đỉnh $(1, 5 x)$ , $(1, 0)$ , và gốc tọa độ. Khi đó $\arctan (5 x)$ là góc giữa trục x dương và tia bắt đầu tại điểm gốc tọa độ và đi qua $(1, 5 x)$ . Do đó, $\sin (\arctan (5 x))$ là $\frac{5 x}{\sqrt{1 + {(5 x)}^{2}}}$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{5 x}{\sqrt{1 + {(5 x)}^{2}}}]$

Bước 1.2

Rút gọn bằng cách đặt thừa số chung.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.1

Đưa $5$ ra ngoài $5 x$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{5 x}{\sqrt{1 + {(5 (x))}^{2}}}]$

Bước 1.2.2

Rút gọn biểu thức.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.2.1

Áp dụng quy tắc tích số cho $5 (x)$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{5 x}{\sqrt{1 + 5^{2} x^{2}}}]$

Bước 1.2.2.2

Nâng $5$ lên lũy thừa $2$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{5 x}{\sqrt{1 + 25 x^{2}}}]$

Bước 1.2.2.3

Sử dụng $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ để viết lại $\sqrt{1 + 25 x^{2}}$ ở dạng ${(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{5 x}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}]$

Bước 1.3

Vì $5$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $\frac{5 x}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ đối với $x$ là $5 \frac{d}{d x} [\frac{x}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}]$ .

$5 \frac{d}{d x} [\frac{x}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}]$

Bước 2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng quy tắc thương số, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ là $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ trong đó $f (x) = x$ và $g (x) = {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] - x \frac{d}{d x} [{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]}{{({(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Bước 3

Nhân các số mũ trong ${({(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}})}^{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1

Áp dụng quy tắc lũy thừa và nhân các số mũ với nhau, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] - x \frac{d}{d x} [{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Bước 3.2

Triệt tiêu thừa số chung $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.2.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] - x \frac{d}{d x} [{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Bước 3.2.2

Viết lại biểu thức.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] - x \frac{d}{d x} [{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]}{{(1 + 25 x^{2})}^{1}}$

Bước 4

Rút gọn.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] - x \frac{d}{d x} [{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 5

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.1

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 1$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 - x \frac{d}{d x} [{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 5.2

Nhân ${(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ với $1$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x \frac{d}{d x} [{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 6

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng quy tắc chuỗi, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ là $f' (g (x)) g' (x)$ trong đó $f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ và $g (x) = 1 + 25 x^{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.1

Để áp dụng quy tắc chuỗi, thiết lập $u$ ở dạng $1 + 25 x^{2}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 6.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ là $n u^{n - 1}$ trong đó $n = \frac{1}{2}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 6.3

Thay thế tất cả các lần xuất hiện của $u$ với $1 + 25 x^{2}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2} {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 7

Để viết $- 1$ ở dạng một phân số với mẫu số chung, hãy nhân với $\frac{2}{2}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2} {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 8

Kết hợp $- 1$ và $\frac{2}{2}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2} {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 9

Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2} {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 10

Rút gọn tử số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1

Nhân $- 1$ với $2$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2} {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1 - 2}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 10.2

Trừ $2$ khỏi $1$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2} {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{- 1}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 11

Kết hợp các phân số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.1

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2} {(1 + 25 x^{2})}^{- \frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 11.2

Kết hợp $\frac{1}{2}$ và ${(1 + 25 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{{(1 + 25 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}}{2} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 11.3

Di chuyển ${(1 + 25 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}$ sang mẫu số bằng quy tắc số mũ âm $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - x (\frac{1}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 11.4

Kết hợp $\frac{1}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ và $x$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - \frac{x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [1 + 25 x^{2}]}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 12

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $1 + 25 x^{2}$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [25 x^{2}]$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - \frac{x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 13

Vì $1$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $1$ đối với $x$ là $0$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - \frac{x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (0 + \frac{d}{d x} [25 x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 14

Cộng $0$ và $\frac{d}{d x} [25 x^{2}]$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - \frac{x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [25 x^{2}]}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 15

Vì $25$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $25 x^{2}$ đối với $x$ là $25 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - \frac{x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (25 \frac{d}{d x} [x^{2}])}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 16

Kết hợp các phân số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 16.1

Nhân $25$ với $- 1$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - 25 \frac{x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [x^{2}]}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 16.2

Kết hợp $- 25$ và $\frac{x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 25 x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [x^{2}]}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 16.3

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - \frac{25 x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [x^{2}]}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 17

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 2$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - \frac{25 x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (2 x)}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 18

Kết hợp các phân số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 18.1

Nhân $2$ với $- 1$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - 2 \frac{25 x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} x}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 18.2

Kết hợp $- 2$ và $\frac{25 x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 2 (25 x)}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} x}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 18.3

Nhân $25$ với $- 2$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 50 x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} x}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 18.4

Kết hợp $\frac{- 50 x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ và $x$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 50 x \cdot x}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 19

Nâng $x$ lên lũy thừa $1$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 50 (x^{1} x)}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 20

Nâng $x$ lên lũy thừa $1$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 50 (x^{1} x^{1})}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 21

Sử dụng quy tắc lũy thừa $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ để kết hợp các số mũ.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 50 x^{1 + 1}}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 22

Cộng $1$ và $1$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 50 x^{2}}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 23

Đưa $2$ ra ngoài $- 50 x^{2}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{2 (- 25 x^{2})}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 24

Triệt tiêu các thừa số chung.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 24.1

Đưa $2$ ra ngoài $2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ .

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{2 (- 25 x^{2})}{2 ({(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}})}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 24.2

Triệt tiêu thừa số chung.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{2 (- 25 x^{2})}{2 {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 24.3

Viết lại biểu thức.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{- 25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 25

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$5 \frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - \frac{25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 26

Để viết ${(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ ở dạng một phân số với mẫu số chung, hãy nhân với $\frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ .

$5 \frac{\frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} - \frac{25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 27

Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.

$5 \frac{\frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} {(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} - 25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 28

Nhân ${(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ với ${(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ bằng cách cộng các số mũ.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 28.1

Sử dụng quy tắc lũy thừa $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ để kết hợp các số mũ.

$5 \frac{\frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{1}{2}} - 25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 28.2

Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.

$5 \frac{\frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1 + 1}{2}} - 25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 28.3

Cộng $1$ và $1$ .

$5 \frac{\frac{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{2}{2}} - 25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 28.4

Chia $2$ cho $2$ .

$5 \frac{\frac{{(1 + 25 x^{2})}^{1} - 25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 29

Rút gọn ${(1 + 25 x^{2})}^{1}$ .

$5 \frac{\frac{1 + 25 x^{2} - 25 x^{2}}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 30

Trừ $25 x^{2}$ khỏi $25 x^{2}$ .

$5 \frac{\frac{1 + 0}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 31

Cộng $1$ và $0$ .

$5 \frac{\frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$

Bước 32

Viết lại $\frac{\frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}}{1 + 25 x^{2}}$ ở dạng một tích.

$5 (\frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{1}{1 + 25 x^{2}})$

Bước 33

Nhân $\frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ với $\frac{1}{1 + 25 x^{2}}$ .

$5 \frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} (1 + 25 x^{2})}$

Bước 34

Nhân ${(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ với $1 + 25 x^{2}$ bằng cách cộng các số mũ.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 34.1

Nhân ${(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ với $1 + 25 x^{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 34.1.1

Nâng $1 + 25 x^{2}$ lên lũy thừa $1$ .

$5 \frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2}} {(1 + 25 x^{2})}^{1}}$

Bước 34.1.2

Sử dụng quy tắc lũy thừa $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ để kết hợp các số mũ.

$5 \frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2} + 1}}$

Bước 34.2

Viết $1$ ở dạng một phân số với một mẫu số chung.

$5 \frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{2}{2}}}$

Bước 34.3

Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.

$5 \frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{1 + 2}{2}}}$

Bước 34.4

Cộng $1$ và $2$ .

$5 \frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{3}{2}}}$

Bước 35

Kết hợp $5$ và $\frac{1}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{3}{2}}}$ .

$\frac{5}{{(1 + 25 x^{2})}^{\frac{3}{2}}}$

Bước 36

Sắp xếp lại các số hạng.

$\frac{5}{{(25 x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$