Sr Examen

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cot(x/3)^(3)

Derivada de cot(x/3)^(3)

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

Gráfico:

interior superior

Definida a trozos:

Solución

Ha introducido [src]
   3/x\
cot |-|
    \3/
cot3(x3)\cot^{3}{\left(\frac{x}{3} \right)}
cot(x/3)^3
Solución detallada
  1. Sustituimos u=cot(x3)u = \cot{\left(\frac{x}{3} \right)}.

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

  3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxcot(x3)\frac{d}{d x} \cot{\left(\frac{x}{3} \right)}:

    1. Hay varias formas de calcular esta derivada.

      Method #1

      1. Reescribimos las funciones para diferenciar:

        cot(x3)=1tan(x3)\cot{\left(\frac{x}{3} \right)} = \frac{1}{\tan{\left(\frac{x}{3} \right)}}

      2. Sustituimos u=tan(x3)u = \tan{\left(\frac{x}{3} \right)}.

      3. Según el principio, aplicamos: 1u\frac{1}{u} tenemos 1u2- \frac{1}{u^{2}}

      4. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxtan(x3)\frac{d}{d x} \tan{\left(\frac{x}{3} \right)}:

        1. Reescribimos las funciones para diferenciar:

          tan(x3)=sin(x3)cos(x3)\tan{\left(\frac{x}{3} \right)} = \frac{\sin{\left(\frac{x}{3} \right)}}{\cos{\left(\frac{x}{3} \right)}}

        2. 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)=sin(x3)f{\left(x \right)} = \sin{\left(\frac{x}{3} \right)} y g(x)=cos(x3)g{\left(x \right)} = \cos{\left(\frac{x}{3} \right)}.

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

          1. Sustituimos u=x3u = \frac{x}{3}.

          2. La derivada del seno es igual al coseno:

            ddusin(u)=cos(u)\frac{d}{d u} \sin{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}

          3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxx3\frac{d}{d x} \frac{x}{3}:

            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: 13\frac{1}{3}

            Como resultado de la secuencia de reglas:

            cos(x3)3\frac{\cos{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}

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

          1. Sustituimos u=x3u = \frac{x}{3}.

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

            dducos(u)=sin(u)\frac{d}{d u} \cos{\left(u \right)} = - \sin{\left(u \right)}

          3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxx3\frac{d}{d x} \frac{x}{3}:

            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: 13\frac{1}{3}

            Como resultado de la secuencia de reglas:

            sin(x3)3- \frac{\sin{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}

          Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

          sin2(x3)3+cos2(x3)3cos2(x3)\frac{\frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3} + \frac{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}}{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}

        Como resultado de la secuencia de reglas:

        sin2(x3)3+cos2(x3)3cos2(x3)tan2(x3)- \frac{\frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3} + \frac{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}}{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} \tan^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}

      Method #2

      1. Reescribimos las funciones para diferenciar:

        cot(x3)=cos(x3)sin(x3)\cot{\left(\frac{x}{3} \right)} = \frac{\cos{\left(\frac{x}{3} \right)}}{\sin{\left(\frac{x}{3} \right)}}

      2. 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)=cos(x3)f{\left(x \right)} = \cos{\left(\frac{x}{3} \right)} y g(x)=sin(x3)g{\left(x \right)} = \sin{\left(\frac{x}{3} \right)}.

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

        1. Sustituimos u=x3u = \frac{x}{3}.

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

          dducos(u)=sin(u)\frac{d}{d u} \cos{\left(u \right)} = - \sin{\left(u \right)}

        3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxx3\frac{d}{d x} \frac{x}{3}:

          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: 13\frac{1}{3}

          Como resultado de la secuencia de reglas:

          sin(x3)3- \frac{\sin{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}

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

        1. Sustituimos u=x3u = \frac{x}{3}.

        2. La derivada del seno es igual al coseno:

          ddusin(u)=cos(u)\frac{d}{d u} \sin{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}

        3. Luego se aplica una cadena de reglas. Multiplicamos por ddxx3\frac{d}{d x} \frac{x}{3}:

          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: 13\frac{1}{3}

          Como resultado de la secuencia de reglas:

          cos(x3)3\frac{\cos{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}

        Ahora aplicamos la regla de la derivada de una divesión:

        sin2(x3)3cos2(x3)3sin2(x3)\frac{- \frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3} - \frac{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}}{\sin^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}

    Como resultado de la secuencia de reglas:

    3(sin2(x3)3+cos2(x3)3)cot2(x3)cos2(x3)tan2(x3)- \frac{3 \left(\frac{\sin^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3} + \frac{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}\right) \cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} \tan^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}

  4. Simplificamos:

    cos2(x3)sin4(x3)- \frac{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{\sin^{4}{\left(\frac{x}{3} \right)}}


Respuesta:

cos2(x3)sin4(x3)- \frac{\cos^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}}{\sin^{4}{\left(\frac{x}{3} \right)}}

Gráfica
02468-8-6-4-2-1010-100000000100000000
Primera derivada [src]
   2/x\ /        2/x\\
cot |-|*|-1 - cot |-||
    \3/ \         \3//
(cot2(x3)1)cot2(x3)\left(- \cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} - 1\right) \cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)}
Segunda derivada [src]
  /       2/x\\ /         2/x\\    /x\
2*|1 + cot |-||*|1 + 2*cot |-||*cot|-|
  \        \3// \          \3//    \3/
--------------------------------------
                  3                   
2(cot2(x3)+1)(2cot2(x3)+1)cot(x3)3\frac{2 \left(\cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} + 1\right) \left(2 \cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} + 1\right) \cot{\left(\frac{x}{3} \right)}}{3}
Tercera derivada [src]
                 /             2                                      \
   /       2/x\\ |/       2/x\\         4/x\        2/x\ /       2/x\\|
-2*|1 + cot |-||*||1 + cot |-||  + 2*cot |-| + 7*cot |-|*|1 + cot |-|||
   \        \3// \\        \3//          \3/         \3/ \        \3///
-----------------------------------------------------------------------
                                   9                                   
2(cot2(x3)+1)((cot2(x3)+1)2+7(cot2(x3)+1)cot2(x3)+2cot4(x3))9- \frac{2 \left(\cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} + 1\right) \left(\left(\cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} + 1\right)^{2} + 7 \left(\cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} + 1\right) \cot^{2}{\left(\frac{x}{3} \right)} + 2 \cot^{4}{\left(\frac{x}{3} \right)}\right)}{9}
Gráfico
Derivada de cot(x/3)^(3)