微积分学示例

$z = {(3 x + 1)}^{4} {(5 x - 2)}^{3}$

解题步骤 1

使用乘积法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d z} [f (z) g (z)]$ 等于 $f (z) \frac{d}{d z} [g (z)] + g (z) \frac{d}{d z} [f (z)]$ ，其中 $f (z) = {(3 x + 1)}^{4}$ 且 $g (z) = {(5 x - 2)}^{3}$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [{(5 x - 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 2

使用二项式定理。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [{(5 x)}^{3} + 3 {(5 x)}^{2} \cdot - 2 + 3 (5 x) {(- 2)}^{2} + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3

化简每一项。

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解题步骤 3.1

对 $5 x$ 运用乘积法则。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [5^{3} x^{3} + 3 {(5 x)}^{2} \cdot - 2 + 3 (5 x) {(- 2)}^{2} + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.2

对 $5$ 进行 $3$ 次方运算。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} + 3 {(5 x)}^{2} \cdot - 2 + 3 (5 x) {(- 2)}^{2} + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.3

对 $5 x$ 运用乘积法则。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} + 3 (5^{2} x^{2}) \cdot - 2 + 3 (5 x) {(- 2)}^{2} + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.4

对 $5$ 进行 $2$ 次方运算。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} + 3 (25 x^{2}) \cdot - 2 + 3 (5 x) {(- 2)}^{2} + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.5

将 $25$ 乘以 $3$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} + 75 x^{2} \cdot - 2 + 3 (5 x) {(- 2)}^{2} + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.6

将 $- 2$ 乘以 $75$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} - 150 x^{2} + 3 (5 x) {(- 2)}^{2} + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.7

将 $5$ 乘以 $3$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} - 150 x^{2} + 15 x {(- 2)}^{2} + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.8

对 $- 2$ 进行 $2$ 次方运算。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} - 150 x^{2} + 15 x \cdot 4 + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.9

将 $4$ 乘以 $15$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} - 150 x^{2} + 60 x + {(- 2)}^{3}] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 3.10

对 $- 2$ 进行 $3$ 次方运算。

${(3 x + 1)}^{4} \frac{d}{d z} [125 x^{3} - 150 x^{2} + 60 x - 8] + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 4

因为 $125 x^{3} - 150 x^{2} + 60 x - 8$ 对于 $z$ 是常数，所以 $125 x^{3} - 150 x^{2} + 60 x - 8$ 对 $z$ 的导数为 $0$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x + 1)}^{4}]$

解题步骤 5

使用二项式定理。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [{(3 x)}^{4} + 4 {(3 x)}^{3} \cdot 1 + 6 {(3 x)}^{2} \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6

化简每一项。

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解题步骤 6.1

对 $3 x$ 运用乘积法则。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [3^{4} x^{4} + 4 {(3 x)}^{3} \cdot 1 + 6 {(3 x)}^{2} \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.2

对 $3$ 进行 $4$ 次方运算。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 4 {(3 x)}^{3} \cdot 1 + 6 {(3 x)}^{2} \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.3

对 $3 x$ 运用乘积法则。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 4 (3^{3} x^{3}) \cdot 1 + 6 {(3 x)}^{2} \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.4

对 $3$ 进行 $3$ 次方运算。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 4 (27 x^{3}) \cdot 1 + 6 {(3 x)}^{2} \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.5

将 $27$ 乘以 $4$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} \cdot 1 + 6 {(3 x)}^{2} \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.6

将 $108$ 乘以 $1$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 6 {(3 x)}^{2} \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.7

对 $3 x$ 运用乘积法则。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 6 (3^{2} x^{2}) \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.8

对 $3$ 进行 $2$ 次方运算。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 6 (9 x^{2}) \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.9

将 $9$ 乘以 $6$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} \cdot 1^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.10

一的任意次幂都为一。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} \cdot 1 + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.11

将 $54$ 乘以 $1$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} + 4 (3 x) \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.12

将 $3$ 乘以 $4$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} + 12 x \cdot 1^{3} + 1^{4}]$

解题步骤 6.13

一的任意次幂都为一。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} + 12 x \cdot 1 + 1^{4}]$

解题步骤 6.14

将 $12$ 乘以 $1$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} + 12 x + 1^{4}]$

解题步骤 6.15

一的任意次幂都为一。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \frac{d}{d z} [81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} + 12 x + 1]$

解题步骤 7

因为 $81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} + 12 x + 1$ 对于 $z$ 是常数，所以 $81 x^{4} + 108 x^{3} + 54 x^{2} + 12 x + 1$ 对 $z$ 的导数为 $0$ 。

${(3 x + 1)}^{4} \cdot 0 + {(5 x - 2)}^{3} \cdot 0$

解题步骤 8

合并项。

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解题步骤 8.1

将 ${(3 x + 1)}^{4}$ 乘以 $0$ 。

$0 + {(5 x - 2)}^{3} \cdot 0$

解题步骤 8.2

将 ${(5 x - 2)}^{3}$ 乘以 $0$ 。

$0 + 0$

解题步骤 8.3

将 $0$ 和 $0$ 相加。

$0$

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