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xsinx(sinx+cosx)/(cosx-sinx)^2

Derivada de xsinx(sinx+cosx)/(cosx-sinx)^2

Función f() - derivada -er orden en el punto
v

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
x*sin(x)*(sin(x) + cos(x))
--------------------------
                     2    
    (cos(x) - sin(x))     
xsin(x)(sin(x)+cos(x))(sin(x)+cos(x))2\frac{x \sin{\left(x \right)} \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)}{\left(- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}
((x*sin(x))*(sin(x) + cos(x)))/(cos(x) - sin(x))^2
Solución detallada
  1. Se aplica la regla de la derivada parcial:

    ddxf(x)g(x)=f(x)ddxg(x)+g(x)ddxf(x)g2(x)\frac{d}{d x} \frac{f{\left(x \right)}}{g{\left(x \right)}} = \frac{- f{\left(x \right)} \frac{d}{d x} g{\left(x \right)} + g{\left(x \right)} \frac{d}{d x} f{\left(x \right)}}{g^{2}{\left(x \right)}}

    f(x)=x(sin(x)+cos(x))sin(x)f{\left(x \right)} = x \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} y g(x)=(sin(x)+cos(x))2g{\left(x \right)} = \left(- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)^{2}.

    Para calcular ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\left(x \right)}:

    1. Se aplica la regla de la derivada de una multiplicación:

      ddxf(x)g(x)h(x)=f(x)g(x)ddxh(x)+f(x)h(x)ddxg(x)+g(x)h(x)ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\left(x \right)} g{\left(x \right)} h{\left(x \right)} = f{\left(x \right)} g{\left(x \right)} \frac{d}{d x} h{\left(x \right)} + f{\left(x \right)} h{\left(x \right)} \frac{d}{d x} g{\left(x \right)} + g{\left(x \right)} h{\left(x \right)} \frac{d}{d x} f{\left(x \right)}

      f(x)=xf{\left(x \right)} = x; calculamos ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\left(x \right)}:

      1. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

      g(x)=sin(x)+cos(x)g{\left(x \right)} = \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}; calculamos ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\left(x \right)}:

      1. diferenciamos sin(x)+cos(x)\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} miembro por miembro:

        1. La derivada del coseno es igual a menos el seno:

          ddxcos(x)=sin(x)\frac{d}{d x} \cos{\left(x \right)} = - \sin{\left(x \right)}

        2. La derivada del seno es igual al coseno:

          ddxsin(x)=cos(x)\frac{d}{d x} \sin{\left(x \right)} = \cos{\left(x \right)}

        Como resultado de: sin(x)+cos(x)- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}

      h(x)=sin(x)h{\left(x \right)} = \sin{\left(x \right)}; calculamos ddxh(x)\frac{d}{d x} h{\left(x \right)}:

      1. La derivada del seno es igual al coseno:

        ddxsin(x)=cos(x)\frac{d}{d x} \sin{\left(x \right)} = \cos{\left(x \right)}

      Como resultado de: x(sin(x)+cos(x))sin(x)+x(sin(x)+cos(x))cos(x)+(sin(x)+cos(x))sin(x)x \left(- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} + x \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \cos{\left(x \right)} + \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}

    Para calcular ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\left(x \right)}:

    1. Sustituimos u=sin(x)+cos(x)u = - \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}.

    2. Según el principio, aplicamos: u2u^{2} tenemos 2u2 u

    3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddx(sin(x)+cos(x))\frac{d}{d x} \left(- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right):

      1. diferenciamos sin(x)+cos(x)- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} miembro por miembro:

        1. La derivada del producto de una constante por función es igual al producto de esta constante por la derivada de esta función.

          1. La derivada del seno es igual al coseno:

            ddxsin(x)=cos(x)\frac{d}{d x} \sin{\left(x \right)} = \cos{\left(x \right)}

          Entonces, como resultado: cos(x)- \cos{\left(x \right)}

        2. La derivada del coseno es igual a menos el seno:

          ddxcos(x)=sin(x)\frac{d}{d x} \cos{\left(x \right)} = - \sin{\left(x \right)}

        Como resultado de: sin(x)cos(x)- \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}

      Como resultado de la secuencia de reglas:

      (2sin(x)+2cos(x))(sin(x)cos(x))\left(- 2 \sin{\left(x \right)} + 2 \cos{\left(x \right)}\right) \left(- \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right)

    Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

    x(2sin(x)+2cos(x))(sin(x)cos(x))(sin(x)+cos(x))sin(x)+(sin(x)+cos(x))2(x(sin(x)+cos(x))sin(x)+x(sin(x)+cos(x))cos(x)+(sin(x)+cos(x))sin(x))(sin(x)+cos(x))4\frac{- x \left(- 2 \sin{\left(x \right)} + 2 \cos{\left(x \right)}\right) \left(- \sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} + \left(- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)^{2} \left(x \left(- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} + x \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \cos{\left(x \right)} + \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)}\right)}{\left(- \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)^{4}}

  2. Simplificamos:

    2(3xsin(x)+xcos(x)sin(x)2+sin(3x)2)4cos3(x+π4)\frac{\sqrt{2} \left(3 x \sin{\left(x \right)} + x \cos{\left(x \right)} - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(3 x \right)}}{2}\right)}{4 \cos^{3}{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)}}


Respuesta:

2(3xsin(x)+xcos(x)sin(x)2+sin(3x)2)4cos3(x+π4)\frac{\sqrt{2} \left(3 x \sin{\left(x \right)} + x \cos{\left(x \right)} - \frac{\sin{\left(x \right)}}{2} + \frac{\sin{\left(3 x \right)}}{2}\right)}{4 \cos^{3}{\left(x + \frac{\pi}{4} \right)}}

Gráfica
02468-8-6-4-2-1010-25000002500000
Segunda derivada [src]
                                                                                                                                                                                                                     /                       2\                         
                                                                                                                    4*(-(x*cos(x) + sin(x))*(cos(x) + sin(x)) + x*(-cos(x) + sin(x))*sin(x))*(cos(x) + sin(x))       |    3*(cos(x) + sin(x)) |                         
-(-2*cos(x) + x*sin(x))*(cos(x) + sin(x)) - 2*(-cos(x) + sin(x))*(x*cos(x) + sin(x)) - x*(cos(x) + sin(x))*sin(x) + ------------------------------------------------------------------------------------------ + 2*x*|1 + --------------------|*(cos(x) + sin(x))*sin(x)
                                                                                                                                                         -cos(x) + sin(x)                                            |                      2 |                         
                                                                                                                                                                                                                     \    (-cos(x) + sin(x))  /                         
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
                                                                                                                                            2                                                                                                                           
                                                                                                                          (-cos(x) + sin(x))                                                                                                                            
2x(1+3(sin(x)+cos(x))2(sin(x)cos(x))2)(sin(x)+cos(x))sin(x)x(sin(x)+cos(x))sin(x)(xsin(x)2cos(x))(sin(x)+cos(x))2(xcos(x)+sin(x))(sin(x)cos(x))+4(x(sin(x)cos(x))sin(x)(xcos(x)+sin(x))(sin(x)+cos(x)))(sin(x)+cos(x))sin(x)cos(x)(sin(x)cos(x))2\frac{2 x \left(1 + \frac{3 \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}{\left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} - x \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} - \left(x \sin{\left(x \right)} - 2 \cos{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) - 2 \left(x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right) + \frac{4 \left(x \left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} - \left(x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)}{\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}}}{\left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}
Tercera derivada [src]
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       /                       2\       
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     2 |    3*(cos(x) + sin(x)) |       
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                8*x*(cos(x) + sin(x)) *|2 + --------------------|*sin(x)
                                             /                       2\                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                |                      2 |       
                                             |    3*(cos(x) + sin(x)) |                                                                                                                                                                                                6*(cos(x) + sin(x))*((-2*cos(x) + x*sin(x))*(cos(x) + sin(x)) + 2*(-cos(x) + sin(x))*(x*cos(x) + sin(x)) + x*(cos(x) + sin(x))*sin(x))                          \    (-cos(x) + sin(x))  /       
-(3*sin(x) + x*cos(x))*(cos(x) + sin(x)) - 6*|1 + --------------------|*(-(x*cos(x) + sin(x))*(cos(x) + sin(x)) + x*(-cos(x) + sin(x))*sin(x)) - 3*(x*cos(x) + sin(x))*(cos(x) + sin(x)) + 3*(-cos(x) + sin(x))*(-2*cos(x) + x*sin(x)) + x*(-cos(x) + sin(x))*sin(x) + -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - --------------------------------------------------------
                                             |                      2 |                                                                                                                                                                                                                                                           -cos(x) + sin(x)                                                                                  -cos(x) + sin(x)                    
                                             \    (-cos(x) + sin(x))  /                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
                                                                                                                                                                                                                                            2                                                                                                                                                                                                                           
                                                                                                                                                                                                                          (-cos(x) + sin(x))                                                                                                                                                                                                                            
8x(2+3(sin(x)+cos(x))2(sin(x)cos(x))2)(sin(x)+cos(x))2sin(x)sin(x)cos(x)+x(sin(x)cos(x))sin(x)6(1+3(sin(x)+cos(x))2(sin(x)cos(x))2)(x(sin(x)cos(x))sin(x)(xcos(x)+sin(x))(sin(x)+cos(x)))+3(xsin(x)2cos(x))(sin(x)cos(x))3(xcos(x)+sin(x))(sin(x)+cos(x))(xcos(x)+3sin(x))(sin(x)+cos(x))+6(sin(x)+cos(x))(x(sin(x)+cos(x))sin(x)+(xsin(x)2cos(x))(sin(x)+cos(x))+2(xcos(x)+sin(x))(sin(x)cos(x)))sin(x)cos(x)(sin(x)cos(x))2\frac{- \frac{8 x \left(2 + \frac{3 \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}{\left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)^{2} \sin{\left(x \right)}}{\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}} + x \left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} - 6 \left(1 + \frac{3 \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}{\left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}\right) \left(x \left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} - \left(x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right)\right) + 3 \left(x \sin{\left(x \right)} - 2 \cos{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right) - 3 \left(x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) - \left(x \cos{\left(x \right)} + 3 \sin{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) + \frac{6 \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \left(x \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) \sin{\left(x \right)} + \left(x \sin{\left(x \right)} - 2 \cos{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)}\right) + 2 \left(x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)}\right) \left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right)\right)}{\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}}}{\left(\sin{\left(x \right)} - \cos{\left(x \right)}\right)^{2}}
Gráfico
Derivada de xsinx(sinx+cosx)/(cosx-sinx)^2