微积分学示例

$f (x) = \cos (e^{x} + \frac{1}{\sqrt{x}})$

解题步骤 1

使用 $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ ，将 $\sqrt{x}$ 重写成 $x^{\frac{1}{2}}$ 。

$\frac{d}{d x} [\cos (e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}})]$

解题步骤 2

使用链式法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ 等于 $f' (g (x)) g' (x)$ ，其中 $f (x) = \cos (x)$ 且 $g (x) = e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ 。

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解题步骤 2.1

要使用链式法则，请将 $u$ 设为 $e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ 。

$\frac{d}{d u} [\cos (u)] \frac{d}{d x} [e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}]$

解题步骤 2.2

$\cos (u)$ 对 $u$ 的导数为 $- \sin (u)$ 。

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

解题步骤 2.3

使用 $e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ 替换所有出现的 $u$ 。

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

解题步骤 3

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

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

解题步骤 4

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 $a$ = $e$ 。

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

解题步骤 5

使用幂法则求微分。

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解题步骤 5.1

将 $\frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}$ 重写为 ${(x^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ 。

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

解题步骤 5.2

将 ${(x^{\frac{1}{2}})}^{- 1}$ 中的指数相乘。

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解题步骤 5.2.1

运用幂法则并将指数相乘， ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ 。

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

解题步骤 5.2.2

组合 $\frac{1}{2}$ 和 $- 1$ 。

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

解题步骤 5.2.3

将负号移到分数的前面。

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

解题步骤 5.3

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 $n = - \frac{1}{2}$ 。

$- \sin (e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}) (e^{x} - \frac{1}{2} x^{- \frac{1}{2} - 1})$

解题步骤 6

要将 $- 1$ 写成带有公分母的分数，请乘以 $\frac{2}{2}$ 。

$- \sin (e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}) (e^{x} - \frac{1}{2} x^{- \frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}})$

解题步骤 7

组合 $- 1$ 和 $\frac{2}{2}$ 。

$- \sin (e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}) (e^{x} - \frac{1}{2} x^{- \frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}})$

解题步骤 8

在公分母上合并分子。

$- \sin (e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}) (e^{x} - \frac{1}{2} x^{\frac{- 1 - 1 \cdot 2}{2}})$

解题步骤 9

化简分子。

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解题步骤 9.1

将 $- 1$ 乘以 $2$ 。

$- \sin (e^{x} + \frac{1}{x^{\frac{1}{2}}}) (e^{x} - \frac{1}{2} x^{\frac{- 1 - 2}{2}})$

解题步骤 9.2

从 $- 1$ 中减去 $2$ 。

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

解题步骤 10

将负号移到分数的前面。

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

解题步骤 11

组合 $x^{- \frac{3}{2}}$ 和 $\frac{1}{2}$ 。

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

解题步骤 12

使用负指数规则 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ 将 $x^{- \frac{3}{2}}$ 移动到分母。

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

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