微积分学示例

$f (x) = \ln (x) \cdot \arcsin (x) - \frac{e^{x}}{x} + 1$

解题步骤 1

根据加法法则， $\ln (x) \cdot \arcsin (x) - \frac{e^{x}}{x} + 1$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [\ln (x) \cdot \arcsin (x)] + \frac{d}{d x} [- \frac{e^{x}}{x}] + \frac{d}{d x} [1]$ 。

$\frac{d}{d x} [\ln (x) \cdot \arcsin (x)] + \frac{d}{d x} [- \frac{e^{x}}{x}] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 2

计算 $\frac{d}{d x} [\ln (x) \cdot \arcsin (x)]$ 。

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解题步骤 2.1

使用乘积法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ 等于 $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ ，其中 $f (x) = \ln (x)$ 且 $g (x) = \arcsin (x)$ 。

$\ln (x) \frac{d}{d x} [\arcsin (x)] + \arcsin (x) \frac{d}{d x} [\ln (x)] + \frac{d}{d x} [- \frac{e^{x}}{x}] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 2.2

$\arcsin (x)$ 对 $x$ 的导数为 $\frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}}$ 。

$\ln (x) \frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \arcsin (x) \frac{d}{d x} [\ln (x)] + \frac{d}{d x} [- \frac{e^{x}}{x}] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 2.3

$\ln (x)$ 对 $x$ 的导数为 $\frac{1}{x}$ 。

$\ln (x) \frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \arcsin (x) \frac{1}{x} + \frac{d}{d x} [- \frac{e^{x}}{x}] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 2.4

组合 $\ln (x)$ 和 $\frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}}$ 。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \arcsin (x) \frac{1}{x} + \frac{d}{d x} [- \frac{e^{x}}{x}] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 2.5

组合 $\arcsin (x)$ 和 $\frac{1}{x}$ 。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} + \frac{d}{d x} [- \frac{e^{x}}{x}] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 3

计算 $\frac{d}{d x} [- \frac{e^{x}}{x}]$ 。

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解题步骤 3.1

使用乘积法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ 等于 $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ ，其中 $f (x) = - 1$ 且 $g (x) = \frac{e^{x}}{x}$ 。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{d}{d x} [\frac{e^{x}}{x}] + \frac{e^{x}}{x} \frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 3.2

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 $f (x) = e^{x}$ 且 $g (x) = x$ 。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x \frac{d}{d x} [e^{x}] - e^{x} \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}} + \frac{e^{x}}{x} \frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 3.3

使用指数法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ 等于 $a^{x} \ln (a)$ ，其中 $a$ = $e$ 。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x} \frac{d}{d x} [x]}{x^{2}} + \frac{e^{x}}{x} \frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 3.4

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 $n = 1$ 。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x} \cdot 1}{x^{2}} + \frac{e^{x}}{x} \frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 3.5

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

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x} \cdot 1}{x^{2}} + \frac{e^{x}}{x} \cdot 0 + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 3.6

将 $- 1$ 乘以 $1$ 。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x}}{x^{2}} + \frac{e^{x}}{x} \cdot 0 + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 3.7

将 $\frac{e^{x}}{x}$ 乘以 $0$ 。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x}}{x^{2}} + 0 + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 3.8

将 $- \frac{x e^{x} - e^{x}}{x^{2}}$ 和 $0$ 相加。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x}}{x^{2}} + \frac{d}{d x} [1]$

解题步骤 4

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

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x}}{x^{2}} + 0$

解题步骤 5

化简。

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解题步骤 5.1

将 $\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x}}{x^{2}}$ 和 $0$ 相加。

$\frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}} + \frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x}}{x^{2}}$

解题步骤 5.2

重新排序项。

$\frac{\arcsin (x)}{x} - \frac{x e^{x} - e^{x}}{x^{2}} + \frac{\ln (x)}{\sqrt{1 - x^{2}}}$

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