Sr Examen

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(x+ln(x/(x^2+1)))/(3x(exp^-x))

Derivada de (x+ln(x/(x^2+1)))/(3x(exp^-x))

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

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
       /  x   \
x + log|------|
       | 2    |
       \x  + 1/
---------------
         -x    
    3*x*E      
x+log(xx2+1)ex3x\frac{x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}}{e^{- x} 3 x}
(x + log(x/(x^2 + 1)))/(((3*x)*E^(-x)))
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+log(xx2+1))exf{\left(x \right)} = \left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) e^{x} y g(x)=3xg{\left(x \right)} = 3 x.

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

      f(x)=x+log(xx2+1)f{\left(x \right)} = x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}; calculamos ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\left(x \right)}:

      1. diferenciamos x+log(xx2+1)x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)} miembro por miembro:

        1. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

        2. Sustituimos u=xx2+1u = \frac{x}{x^{2} + 1}.

        3. Derivado log(u)\log{\left(u \right)} es 1u\frac{1}{u}.

        4. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxxx2+1\frac{d}{d x} \frac{x}{x^{2} + 1}:

          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)=xf{\left(x \right)} = x y g(x)=x2+1g{\left(x \right)} = x^{2} + 1.

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

            1. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

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

            1. diferenciamos x2+1x^{2} + 1 miembro por miembro:

              1. La derivada de una constante 11 es igual a cero.

              2. Según el principio, aplicamos: x2x^{2} tenemos 2x2 x

              Como resultado de: 2x2 x

            Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

            1x2(x2+1)2\frac{1 - x^{2}}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}}

          Como resultado de la secuencia de reglas:

          (1x2)(x2+1)x(x2+1)2\frac{\left(1 - x^{2}\right) \left(x^{2} + 1\right)}{x \left(x^{2} + 1\right)^{2}}

        Como resultado de: 1+(1x2)(x2+1)x(x2+1)21 + \frac{\left(1 - x^{2}\right) \left(x^{2} + 1\right)}{x \left(x^{2} + 1\right)^{2}}

      g(x)=exg{\left(x \right)} = e^{x}; calculamos ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\left(x \right)}:

      1. Derivado exe^{x} es.

      Como resultado de: (1+(1x2)(x2+1)x(x2+1)2)ex+(x+log(xx2+1))ex\left(1 + \frac{\left(1 - x^{2}\right) \left(x^{2} + 1\right)}{x \left(x^{2} + 1\right)^{2}}\right) e^{x} + \left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) e^{x}

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

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

      1. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

      Entonces, como resultado: 33

    Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

    3x((1+(1x2)(x2+1)x(x2+1)2)ex+(x+log(xx2+1))ex)3(x+log(xx2+1))ex9x2\frac{3 x \left(\left(1 + \frac{\left(1 - x^{2}\right) \left(x^{2} + 1\right)}{x \left(x^{2} + 1\right)^{2}}\right) e^{x} + \left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) e^{x}\right) - 3 \left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) e^{x}}{9 x^{2}}

  2. Simplificamos:

    (x2+x(x+log(xx2+1))(x2+1)+x(x2+1)(x+log(xx2+1))(x2+1)+1)ex3x2(x2+1)\frac{\left(- x^{2} + x \left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) \left(x^{2} + 1\right) + x \left(x^{2} + 1\right) - \left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) \left(x^{2} + 1\right) + 1\right) e^{x}}{3 x^{2} \left(x^{2} + 1\right)}


Respuesta:

(x2+x(x+log(xx2+1))(x2+1)+x(x2+1)(x+log(xx2+1))(x2+1)+1)ex3x2(x2+1)\frac{\left(- x^{2} + x \left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) \left(x^{2} + 1\right) + x \left(x^{2} + 1\right) - \left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) \left(x^{2} + 1\right) + 1\right) e^{x}}{3 x^{2} \left(x^{2} + 1\right)}

Gráfica
02468-8-6-4-2-1010-500010000
Primera derivada [src]
    /             /               2  \\                                             
    |    / 2    \ |  1         2*x   ||                                             
    |    \x  + 1/*|------ - ---------||   /       /  x   \\ /     -x        -x\  2*x
    |             | 2               2||   |x + log|------||*\- 3*e   + 3*x*e  /*e   
  x |             |x  + 1   / 2    \ ||   |       | 2    ||                         
 e  |             \         \x  + 1/ /|   \       \x  + 1//                         
---*|1 + -----------------------------| + ------------------------------------------
3*x \                  x              /                         2                   
                                                             9*x                    
ex3x(1+(x2+1)(2x2(x2+1)2+1x2+1)x)+(x+log(xx2+1))(3xex3ex)e2x9x2\frac{e^{x}}{3 x} \left(1 + \frac{\left(x^{2} + 1\right) \left(- \frac{2 x^{2}}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}} + \frac{1}{x^{2} + 1}\right)}{x}\right) + \frac{\left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) \left(3 x e^{- x} - 3 e^{- x}\right) e^{2 x}}{9 x^{2}}
Segunda derivada [src]
/                                                                                                           /             2 \         \   
|                                                                                                           |          2*x  |         |   
|                  2                  /         2 \                                                         |    -1 + ------|         |   
|               2*x                   |      4*x  |   /       /  x   \\ /    /    1\            -1 + x\     |              2|         |   
|         -1 + ------               2*|-3 + ------|   |x + log|------||*|1 + |1 - -|*(-1 + x) - ------|     |         1 + x |         |   
|                   2         2       |          2|   |       |     2|| \    \    x/              x   /   2*|1 - -----------|*(-1 + x)|   
|  2           1 + x       4*x        \     1 + x /   \       \1 + x //                                     \         x     /         |  x
|------ + ----------- - --------- + --------------- + ------------------------------------------------- + ----------------------------|*e 
|     2         2               2             2                               x                                        x              |   
|1 + x         x        /     2\         1 + x                                                                                        |   
\                       \1 + x /                                                                                                      /   
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
                                                                   3*x                                                                    
(4x2(x2+1)2+2(4x2x2+13)x2+1+2x2+1+2(12x2x2+11x)(x1)x+(x+log(xx2+1))((11x)(x1)+1x1x)x+2x2x2+11x2)ex3x\frac{\left(- \frac{4 x^{2}}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}} + \frac{2 \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} + 1} - 3\right)}{x^{2} + 1} + \frac{2}{x^{2} + 1} + \frac{2 \left(1 - \frac{\frac{2 x^{2}}{x^{2} + 1} - 1}{x}\right) \left(x - 1\right)}{x} + \frac{\left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) \left(\left(1 - \frac{1}{x}\right) \left(x - 1\right) + 1 - \frac{x - 1}{x}\right)}{x} + \frac{\frac{2 x^{2}}{x^{2} + 1} - 1}{x^{2}}\right) e^{x}}{3 x}
Tercera derivada [src]
/                                                                                                           /                  2                  /         2 \\                                                                                                                                                                                                                 \   
|                                                                                                           |               2*x                   |      4*x  ||                                                                                                                                                                                                                 |   
|                                              /             2 \                                            |         -1 + ------               2*|-3 + ------||                                                                                                                                                                                                                 |   
|                                              |          2*x  |                                            |                   2         2       |          2||     /        2          4  \                                       /                                                                                                         /    1\         \                  |   
|                /         2 \                 |    -1 + ------|                                            |  2           1 + x       4*x        \     1 + x /|     |     8*x        8*x   |     /         2 \                     |                                                                                                         |1 - -|*(-1 + x)|     /         2 \|   
|                |      2*x  |                 |              2|                                   (-1 + x)*|------ + ----------- - --------- + ---------------|   2*|1 - ------ + ---------|     |      4*x  |   /       /  x   \\ |    /    1\                     /    2   2 \   /    1\            4*(-1 + x)   3*(-2 + x)   3*(-1 + x)   \    x/         |     |      2*x  ||   
|              2*|-1 + ------|                 |         1 + x | /    /    1\            -1 + x\            |     2         2               2             2    |     |         2           2|   4*|-3 + ------|   |x + log|------||*|1 + |1 - -|*(-1 + x) + (-1 + x)*|1 - - + --| - |1 - -|*(-2 + x) - ---------- + ---------- + ---------- - ----------------|   2*|-1 + ------||   
|                |          2|          3      |1 - -----------|*|1 + |1 - -|*(-1 + x) - ------|            |1 + x         x        /     2\         1 + x     |     |    1 + x    /     2\ |     |          2|   |       |     2|| |    \    x/                     |    x    2|   \    x/                x            x             2              x        |     |          2||   
|     8*x        \     1 + x /      32*x       \         x     / \    \    x/              x   /            \                       \1 + x /                   /     \             \1 + x / /     \     1 + x /   \       \1 + x // \                                \        x /                                                    x                        /     \     1 + x /|  x
|- --------- - --------------- + ----------- + ------------------------------------------------- + ------------------------------------------------------------- - -------------------------- - --------------- + --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- + ---------------|*e 
|          2            3                  3                           x                                                         x                                           /     2\                 /     2\                                                                         3*x                                                                              /     2\ |   
|  /     2\          3*x           /     2\                                                                                                                                x*\1 + x /             3*x*\1 + x /                                                                                                                                                      3*x*\1 + x / |   
\  \1 + x /                      3*\1 + x /                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      /   
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
                                                                                                                                                                                          x                                                                                                                                                                                          
(32x33(x2+1)38x(x2+1)2+(12x2x2+11x)((11x)(x1)+1x1x)x+(x1)(4x2(x2+1)2+2(4x2x2+13)x2+1+2x2+1+2x2x2+11x2)x+(x+log(xx2+1))((11x)(x2)+(11x)(x1)+(x1)(12x+2x2)+1(11x)(x1)x+3(x2)x4(x1)x+3(x1)x2)3x+2(2x2x2+11)3x(x2+1)4(4x2x2+13)3x(x2+1)2(8x4(x2+1)28x2x2+1+1)x(x2+1)2(2x2x2+11)3x3)exx\frac{\left(\frac{32 x^{3}}{3 \left(x^{2} + 1\right)^{3}} - \frac{8 x}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}} + \frac{\left(1 - \frac{\frac{2 x^{2}}{x^{2} + 1} - 1}{x}\right) \left(\left(1 - \frac{1}{x}\right) \left(x - 1\right) + 1 - \frac{x - 1}{x}\right)}{x} + \frac{\left(x - 1\right) \left(- \frac{4 x^{2}}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}} + \frac{2 \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} + 1} - 3\right)}{x^{2} + 1} + \frac{2}{x^{2} + 1} + \frac{\frac{2 x^{2}}{x^{2} + 1} - 1}{x^{2}}\right)}{x} + \frac{\left(x + \log{\left(\frac{x}{x^{2} + 1} \right)}\right) \left(- \left(1 - \frac{1}{x}\right) \left(x - 2\right) + \left(1 - \frac{1}{x}\right) \left(x - 1\right) + \left(x - 1\right) \left(1 - \frac{2}{x} + \frac{2}{x^{2}}\right) + 1 - \frac{\left(1 - \frac{1}{x}\right) \left(x - 1\right)}{x} + \frac{3 \left(x - 2\right)}{x} - \frac{4 \left(x - 1\right)}{x} + \frac{3 \left(x - 1\right)}{x^{2}}\right)}{3 x} + \frac{2 \left(\frac{2 x^{2}}{x^{2} + 1} - 1\right)}{3 x \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{4 \left(\frac{4 x^{2}}{x^{2} + 1} - 3\right)}{3 x \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{2 \left(\frac{8 x^{4}}{\left(x^{2} + 1\right)^{2}} - \frac{8 x^{2}}{x^{2} + 1} + 1\right)}{x \left(x^{2} + 1\right)} - \frac{2 \left(\frac{2 x^{2}}{x^{2} + 1} - 1\right)}{3 x^{3}}\right) e^{x}}{x}
Gráfico
Derivada de (x+ln(x/(x^2+1)))/(3x(exp^-x))