Ableitung von $$$\frac{1}{u^{2} + 1}$$$
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Ihre Eingabe
Bestimme $$$\frac{d}{du} \left(\frac{1}{u^{2} + 1}\right)$$$.
Lösung
Die Funktion $$$\frac{1}{u^{2} + 1}$$$ ist die Komposition $$$f{\left(g{\left(u \right)} \right)}$$$ der beiden Funktionen $$$f{\left(v \right)} = \frac{1}{v}$$$ und $$$g{\left(u \right)} = u^{2} + 1$$$.
Wende die Kettenregel $$$\frac{d}{du} \left(f{\left(g{\left(u \right)} \right)}\right) = \frac{d}{dv} \left(f{\left(v \right)}\right) \frac{d}{du} \left(g{\left(u \right)}\right)$$$ an:
$${\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\frac{1}{u^{2} + 1}\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{d}{dv} \left(\frac{1}{v}\right) \frac{d}{du} \left(u^{2} + 1\right)\right)}$$Wende die Potenzregel $$$\frac{d}{dv} \left(v^{n}\right) = n v^{n - 1}$$$ mit $$$n = -1$$$ an:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dv} \left(\frac{1}{v}\right)\right)} \frac{d}{du} \left(u^{2} + 1\right) = {\color{red}\left(- \frac{1}{v^{2}}\right)} \frac{d}{du} \left(u^{2} + 1\right)$$Zurück zur ursprünglichen Variable:
$$- \frac{\frac{d}{du} \left(u^{2} + 1\right)}{{\color{red}\left(v\right)}^{2}} = - \frac{\frac{d}{du} \left(u^{2} + 1\right)}{{\color{red}\left(u^{2} + 1\right)}^{2}}$$Die Ableitung einer Summe/Differenz ist die Summe/Differenz der Ableitungen:
$$- \frac{{\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(u^{2} + 1\right)\right)}}{\left(u^{2} + 1\right)^{2}} = - \frac{{\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(u^{2}\right) + \frac{d}{du} \left(1\right)\right)}}{\left(u^{2} + 1\right)^{2}}$$Wende die Potenzregel $$$\frac{d}{du} \left(u^{n}\right) = n u^{n - 1}$$$ mit $$$n = 2$$$ an:
$$- \frac{{\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(u^{2}\right)\right)} + \frac{d}{du} \left(1\right)}{\left(u^{2} + 1\right)^{2}} = - \frac{{\color{red}\left(2 u\right)} + \frac{d}{du} \left(1\right)}{\left(u^{2} + 1\right)^{2}}$$Die Ableitung einer Konstante ist $$$0$$$:
$$- \frac{2 u + {\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(1\right)\right)}}{\left(u^{2} + 1\right)^{2}} = - \frac{2 u + {\color{red}\left(0\right)}}{\left(u^{2} + 1\right)^{2}}$$Somit gilt $$$\frac{d}{du} \left(\frac{1}{u^{2} + 1}\right) = - \frac{2 u}{\left(u^{2} + 1\right)^{2}}$$$.
Antwort
$$$\frac{d}{du} \left(\frac{1}{u^{2} + 1}\right) = - \frac{2 u}{\left(u^{2} + 1\right)^{2}}$$$A