微积分学示例

$\frac{x^{3} - 2 x^{2} + x - 1}{x - 2}$

解题步骤 1

使用除法定则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ 等于 $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ ，其中 $f (x) = x^{3} - 2 x^{2} + x - 1$ 且 $g (x) = x - 2$ 。

$\frac{(x - 2) \frac{d}{d x} [x^{3} - 2 x^{2} + x - 1] - (x^{3} - 2 x^{2} + x - 1) \frac{d}{d x} [x - 2]}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 2

求微分。

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解题步骤 2.1

根据加法法则， $x^{3} - 2 x^{2} + x - 1$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]$ 。

$\frac{(x - 2) (\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]) - (x^{3} - 2 x^{2} + x - 1) \frac{d}{d x} [x - 2]}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 2.2

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 3$ 。

$\frac{(x - 2) (3 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]) - (x^{3} - 2 x^{2} + x - 1) \frac{d}{d x} [x - 2]}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 2.3

因为 $- 2$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 2 x^{2}$ 对 $x$ 的导数是 $- 2 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ 。

$\frac{(x - 2) (3 x^{2} - 2 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]) - (x^{3} - 2 x^{2} + x - 1) \frac{d}{d x} [x - 2]}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 2.4

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 2$ 。

$\frac{(x - 2) (3 x^{2} - 2 (2 x) + \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 1]) - (x^{3} - 2 x^{2} + x - 1) \frac{d}{d x} [x - 2]}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 2.5

将 $2$ 乘以 $- 2$ 。

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

解题步骤 2.6

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 1$ 。

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

解题步骤 2.7

因为 $- 1$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 1$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

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

解题步骤 2.8

将 $3 x^{2} - 4 x + 1$ 和 $0$ 相加。

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

解题步骤 2.9

根据加法法则， $x - 2$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]$ 。

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

解题步骤 2.10

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 1$ 。

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

解题步骤 2.11

因为 $- 2$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 2$ 对 $x$ 的导数为 $0$ 。

$\frac{(x - 2) (3 x^{2} - 4 x + 1) - (x^{3} - 2 x^{2} + x - 1) (1 + 0)}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 2.12

化简表达式。

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解题步骤 2.12.1

将 $1$ 和 $0$ 相加。

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

解题步骤 2.12.2

将 $- 1$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 3

化简。

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解题步骤 3.1

运用分配律。

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

解题步骤 3.2

化简分子。

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解题步骤 3.2.1

化简每一项。

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解题步骤 3.2.1.1

将第一个表达式中的每一项与第二个表达式中的每一项相乘来展开 $(x - 2) (3 x^{2} - 4 x + 1)$ 。

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

解题步骤 3.2.1.2

化简每一项。

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解题步骤 3.2.1.2.1

使用乘法的交换性质重写。

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

解题步骤 3.2.1.2.2

通过指数相加将 $x$ 乘以 $x^{2}$ 。

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解题步骤 3.2.1.2.2.1

移动 $x^{2}$ 。

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

解题步骤 3.2.1.2.2.2

将 $x^{2}$ 乘以 $x$ 。

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解题步骤 3.2.1.2.2.2.1

对 $x$ 进行 $1$ 次方运算。

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

解题步骤 3.2.1.2.2.2.2

使用幂法则 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ 合并指数。

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

解题步骤 3.2.1.2.2.3

将 $2$ 和 $1$ 相加。

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

解题步骤 3.2.1.2.3

使用乘法的交换性质重写。

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

解题步骤 3.2.1.2.4

通过指数相加将 $x$ 乘以 $x$ 。

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解题步骤 3.2.1.2.4.1

移动 $x$ 。

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

解题步骤 3.2.1.2.4.2

将 $x$ 乘以 $x$ 。

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

解题步骤 3.2.1.2.5

将 $x$ 乘以 $1$ 。

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

解题步骤 3.2.1.2.6

将 $3$ 乘以 $- 2$ 。

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

解题步骤 3.2.1.2.7

将 $- 4$ 乘以 $- 2$ 。

$\frac{3 x^{3} - 4 x^{2} + x - 6 x^{2} + 8 x - 2 \cdot 1 - x^{3} - (- 2 x^{2}) - x - - 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.1.2.8

将 $- 2$ 乘以 $1$ 。

$\frac{3 x^{3} - 4 x^{2} + x - 6 x^{2} + 8 x - 2 - x^{3} - (- 2 x^{2}) - x - - 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.1.3

从 $- 4 x^{2}$ 中减去 $6 x^{2}$ 。

$\frac{3 x^{3} - 10 x^{2} + x + 8 x - 2 - x^{3} - (- 2 x^{2}) - x - - 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.1.4

将 $x$ 和 $8 x$ 相加。

$\frac{3 x^{3} - 10 x^{2} + 9 x - 2 - x^{3} - (- 2 x^{2}) - x - - 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.1.5

将 $- 2$ 乘以 $- 1$ 。

$\frac{3 x^{3} - 10 x^{2} + 9 x - 2 - x^{3} + 2 x^{2} - x - - 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.1.6

将 $- 1$ 乘以 $- 1$ 。

$\frac{3 x^{3} - 10 x^{2} + 9 x - 2 - x^{3} + 2 x^{2} - x + 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.2

从 $3 x^{3}$ 中减去 $x^{3}$ 。

$\frac{2 x^{3} - 10 x^{2} + 9 x - 2 + 2 x^{2} - x + 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.3

将 $- 10 x^{2}$ 和 $2 x^{2}$ 相加。

$\frac{2 x^{3} - 8 x^{2} + 9 x - 2 - x + 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.4

从 $9 x$ 中减去 $x$ 。

$\frac{2 x^{3} - 8 x^{2} + 8 x - 2 + 1}{{(x - 2)}^{2}}$

解题步骤 3.2.5

将 $- 2$ 和 $1$ 相加。

$\frac{2 x^{3} - 8 x^{2} + 8 x - 1}{{(x - 2)}^{2}}$

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