Sr Examen

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-(x(x-2)*(x^2+1)^2)/((x+1)*(x-1)^3)

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

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

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
                   2 
           / 2    \  
-x*(x - 2)*\x  + 1/  
---------------------
                  3  
   (x + 1)*(x - 1)   
(1)x(x2)(x2+1)2(x1)3(x+1)\frac{\left(-1\right) x \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2}}{\left(x - 1\right)^{3} \left(x + 1\right)}
(-x*(x - 2)*(x^2 + 1)^2)/(((x + 1)*(x - 1)^3))
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(x2)(x2+1)2f{\left(x \right)} = - x \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2} y g(x)=(x1)3(x+1)g{\left(x \right)} = \left(x - 1\right)^{3} \left(x + 1\right).

    Para calcular ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\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. 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)=(x2+1)2g{\left(x \right)} = \left(x^{2} + 1\right)^{2}; calculamos ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\left(x \right)}:

        1. Sustituimos u=x2+1u = x^{2} + 1.

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

        3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddx(x2+1)\frac{d}{d x} \left(x^{2} + 1\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

          Como resultado de la secuencia de reglas:

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

        h(x)=x2h{\left(x \right)} = x - 2; calculamos ddxh(x)\frac{d}{d x} h{\left(x \right)}:

        1. diferenciamos x2x - 2 miembro por miembro:

          1. La derivada de una constante 2-2 es igual a cero.

          2. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

          Como resultado de: 11

        Como resultado de: 2x2(x2)(2x2+2)+x(x2+1)2+(x2)(x2+1)22 x^{2} \left(x - 2\right) \left(2 x^{2} + 2\right) + x \left(x^{2} + 1\right)^{2} + \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2}

      Entonces, como resultado: 2x2(x2)(2x2+2)x(x2+1)2(x2)(x2+1)2- 2 x^{2} \left(x - 2\right) \left(2 x^{2} + 2\right) - x \left(x^{2} + 1\right)^{2} - \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2}

    Para calcular ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\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)=(x1)3f{\left(x \right)} = \left(x - 1\right)^{3}; calculamos ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\left(x \right)}:

      1. Sustituimos u=x1u = x - 1.

      2. Según el principio, aplicamos: u3u^{3} tenemos 3u23 u^{2}

      3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddx(x1)\frac{d}{d x} \left(x - 1\right):

        1. diferenciamos x1x - 1 miembro por miembro:

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

          2. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

          Como resultado de: 11

        Como resultado de la secuencia de reglas:

        3(x1)23 \left(x - 1\right)^{2}

      g(x)=x+1g{\left(x \right)} = x + 1; calculamos ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\left(x \right)}:

      1. diferenciamos x+1x + 1 miembro por miembro:

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

        2. Según el principio, aplicamos: xx tenemos 11

        Como resultado de: 11

      Como resultado de: (x1)3+3(x1)2(x+1)\left(x - 1\right)^{3} + 3 \left(x - 1\right)^{2} \left(x + 1\right)

    Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

    x(x2)(x2+1)2((x1)3+3(x1)2(x+1))+(x1)3(x+1)(2x2(x2)(2x2+2)x(x2+1)2(x2)(x2+1)2)(x1)6(x+1)2\frac{x \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2} \left(\left(x - 1\right)^{3} + 3 \left(x - 1\right)^{2} \left(x + 1\right)\right) + \left(x - 1\right)^{3} \left(x + 1\right) \left(- 2 x^{2} \left(x - 2\right) \left(2 x^{2} + 2\right) - x \left(x^{2} + 1\right)^{2} - \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2}\right)}{\left(x - 1\right)^{6} \left(x + 1\right)^{2}}

  2. Simplificamos:

    (x2+1)(2x(x2)(2x+1)(x2+1)(x1)(x+1)(4x2(x2)+x(x2+1)+(x2)(x2+1)))(x1)4(x+1)2\frac{\left(x^{2} + 1\right) \left(2 x \left(x - 2\right) \left(2 x + 1\right) \left(x^{2} + 1\right) - \left(x - 1\right) \left(x + 1\right) \left(4 x^{2} \left(x - 2\right) + x \left(x^{2} + 1\right) + \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)\right)\right)}{\left(x - 1\right)^{4} \left(x + 1\right)^{2}}


Respuesta:

(x2+1)(2x(x2)(2x+1)(x2+1)(x1)(x+1)(4x2(x2)+x(x2+1)+(x2)(x2+1)))(x1)4(x+1)2\frac{\left(x^{2} + 1\right) \left(2 x \left(x - 2\right) \left(2 x + 1\right) \left(x^{2} + 1\right) - \left(x - 1\right) \left(x + 1\right) \left(4 x^{2} \left(x - 2\right) + x \left(x^{2} + 1\right) + \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)\right)\right)}{\left(x - 1\right)^{4} \left(x + 1\right)^{2}}

Gráfica
02468-8-6-4-2-1010-100000100000
Primera derivada [src]
                                                                           2                                          
                 /        2                                  \     / 2    \          /         3            2        \
       1         |/ 2    \                 2         / 2    \|   x*\x  + 1/ *(x - 2)*\- (x - 1)  - 3*(x - 1) *(x + 1)/
----------------*\\x  + 1/ *(2 - 2*x) - 4*x *(x - 2)*\x  + 1// - -----------------------------------------------------
               3                                                                          2        6                  
(x + 1)*(x - 1)                                                                    (x + 1) *(x - 1)                   
x(x2)(x2+1)2((x1)33(x1)2(x+1))(x1)6(x+1)2+1(x1)3(x+1)(4x2(x2)(x2+1)+(22x)(x2+1)2)- \frac{x \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2} \left(- \left(x - 1\right)^{3} - 3 \left(x - 1\right)^{2} \left(x + 1\right)\right)}{\left(x - 1\right)^{6} \left(x + 1\right)^{2}} + \frac{1}{\left(x - 1\right)^{3} \left(x + 1\right)} \left(- 4 x^{2} \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right) + \left(2 - 2 x\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2}\right)
Segunda derivada [src]
  /                                                                                                                                     2                                                                       \
  |                                                                                                                             /     2\           /1 + 2*x             /  1       3   \    6*x     3*(1 + 2*x)\|
  |          2                                                       /     2\           //     2\               2         \   x*\1 + x / *(-2 + x)*|------- + (1 + 2*x)*|----- + ------| - ------ + -----------||
  |  /     2\        /     2\                /       2\            4*\1 + x /*(1 + 2*x)*\\1 + x /*(-1 + x) + 2*x *(-2 + x)/                        \ 1 + x              \1 + x   -1 + x/   -1 + x      -1 + x  /|
2*|- \1 + x /  - 8*x*\1 + x /*(-1 + x) - 2*x*\1 + 3*x /*(-2 + x) + -------------------------------------------------------- - ----------------------------------------------------------------------------------|
  \                                                                                    (1 + x)*(-1 + x)                                                        (1 + x)*(-1 + x)                                 /
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
                                                                                                                3                                                                                                
                                                                                                (1 + x)*(-1 + x)                                                                                                 
2(2x(x2)(3x2+1)x(x2)(x2+1)2(6xx1+(2x+1)(1x+1+3x1)+2x+1x+1+3(2x+1)x1)(x1)(x+1)8x(x1)(x2+1)(x2+1)2+4(2x+1)(x2+1)(2x2(x2)+(x1)(x2+1))(x1)(x+1))(x1)3(x+1)\frac{2 \left(- 2 x \left(x - 2\right) \left(3 x^{2} + 1\right) - \frac{x \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2} \left(- \frac{6 x}{x - 1} + \left(2 x + 1\right) \left(\frac{1}{x + 1} + \frac{3}{x - 1}\right) + \frac{2 x + 1}{x + 1} + \frac{3 \left(2 x + 1\right)}{x - 1}\right)}{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)} - 8 x \left(x - 1\right) \left(x^{2} + 1\right) - \left(x^{2} + 1\right)^{2} + \frac{4 \left(2 x + 1\right) \left(x^{2} + 1\right) \left(2 x^{2} \left(x - 2\right) + \left(x - 1\right) \left(x^{2} + 1\right)\right)}{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)}\right)}{\left(x - 1\right)^{3} \left(x + 1\right)}
Tercera derivada [src]
  /                                                                                                                                                                                                                                                                            /                                                                                                                            /  1       3   \                          /  1       3   \               /  1       3   \                   \\
  |                                                                                                                                                                                                                                                                 2          |                                                                                                                  (1 + 2*x)*|----- + ------|                      6*x*|----- + ------|   3*(1 + 2*x)*|----- + ------|                   ||
  |                                                                                                                                                                                                                                                         /     2\           |     54*x                 /   1           6              3        \   3*(1 + 2*x)   6*(-1 + 2*x)   21*(1 + 2*x)             \1 + x   -1 + x/         18*x             \1 + x   -1 + x/               \1 + x   -1 + x/     12*(1 + 2*x)  ||
  |                                                                        /        2                                                  \     /     2\ //     2\               2         \ /1 + 2*x             /  1       3   \    6*x     3*(1 + 2*x)\   x*\1 + x / *(-2 + x)*|- --------- + 2*(1 + 2*x)*|-------- + --------- + ----------------| + ----------- + ------------ + ------------ + -------------------------- - ---------------- - -------------------- + ---------------------------- + ----------------||
  |                                                                        |/     2\        /       2\                /     2\         |   6*\1 + x /*\\1 + x /*(-1 + x) + 2*x *(-2 + x)/*|------- + (1 + 2*x)*|----- + ------| - ------ + -----------|                        |          2               |       2           2   (1 + x)*(-1 + x)|            2             2              2               1 + x              (1 + x)*(-1 + x)          -1 + x                     -1 + x              (1 + x)*(-1 + x)||
  |       /     2\       2               /       2\            6*(1 + 2*x)*\\1 + x /  + 2*x*\1 + 3*x /*(-2 + x) + 8*x*\1 + x /*(-1 + x)/                                                  \ 1 + x              \1 + x   -1 + x/   -1 + x      -1 + x  /                        \  (-1 + x)                \(1 + x)    (-1 + x)                    /     (1 + x)      (-1 + x)       (-1 + x)                                                                                                                            /|
2*|- 12*x*\1 + x / - 12*x *(-2 + x) - 12*\1 + 3*x /*(-1 + x) + ------------------------------------------------------------------------- - ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ + ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
  \                                                                                         (1 + x)*(-1 + x)                                                                             (1 + x)*(-1 + x)                                                                                                                                                                         (1 + x)*(-1 + x)                                                                                                                       /
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                                                                                                                                                                                                                                                                    3                                                                                                                                                                                                                                                     
                                                                                                                                                                                                                                                    (1 + x)*(-1 + x)                                                                                                                                                                                                                                                      
2(12x2(x2)+x(x2)(x2+1)2(6x(1x+1+3x1)x118x(x1)(x+1)54x(x1)2+2(2x+1)(1(x+1)2+3(x1)(x+1)+6(x1)2)+(2x+1)(1x+1+3x1)x+1+3(2x+1)(x+1)2+3(2x+1)(1x+1+3x1)x1+12(2x+1)(x1)(x+1)+6(2x1)(x1)2+21(2x+1)(x1)2)(x1)(x+1)12x(x2+1)12(x1)(3x2+1)+6(2x+1)(2x(x2)(3x2+1)+8x(x1)(x2+1)+(x2+1)2)(x1)(x+1)6(x2+1)(2x2(x2)+(x1)(x2+1))(6xx1+(2x+1)(1x+1+3x1)+2x+1x+1+3(2x+1)x1)(x1)(x+1))(x1)3(x+1)\frac{2 \left(- 12 x^{2} \left(x - 2\right) + \frac{x \left(x - 2\right) \left(x^{2} + 1\right)^{2} \left(- \frac{6 x \left(\frac{1}{x + 1} + \frac{3}{x - 1}\right)}{x - 1} - \frac{18 x}{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)} - \frac{54 x}{\left(x - 1\right)^{2}} + 2 \left(2 x + 1\right) \left(\frac{1}{\left(x + 1\right)^{2}} + \frac{3}{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)} + \frac{6}{\left(x - 1\right)^{2}}\right) + \frac{\left(2 x + 1\right) \left(\frac{1}{x + 1} + \frac{3}{x - 1}\right)}{x + 1} + \frac{3 \left(2 x + 1\right)}{\left(x + 1\right)^{2}} + \frac{3 \left(2 x + 1\right) \left(\frac{1}{x + 1} + \frac{3}{x - 1}\right)}{x - 1} + \frac{12 \left(2 x + 1\right)}{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)} + \frac{6 \left(2 x - 1\right)}{\left(x - 1\right)^{2}} + \frac{21 \left(2 x + 1\right)}{\left(x - 1\right)^{2}}\right)}{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)} - 12 x \left(x^{2} + 1\right) - 12 \left(x - 1\right) \left(3 x^{2} + 1\right) + \frac{6 \left(2 x + 1\right) \left(2 x \left(x - 2\right) \left(3 x^{2} + 1\right) + 8 x \left(x - 1\right) \left(x^{2} + 1\right) + \left(x^{2} + 1\right)^{2}\right)}{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)} - \frac{6 \left(x^{2} + 1\right) \left(2 x^{2} \left(x - 2\right) + \left(x - 1\right) \left(x^{2} + 1\right)\right) \left(- \frac{6 x}{x - 1} + \left(2 x + 1\right) \left(\frac{1}{x + 1} + \frac{3}{x - 1}\right) + \frac{2 x + 1}{x + 1} + \frac{3 \left(2 x + 1\right)}{x - 1}\right)}{\left(x - 1\right) \left(x + 1\right)}\right)}{\left(x - 1\right)^{3} \left(x + 1\right)}
Gráfico
Derivada de -(x(x-2)*(x^2+1)^2)/((x+1)*(x-1)^3)