Bestimme $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(\sqrt{x} + \frac{5}{\sqrt{x}}\right)$$$

Bestimme $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(\sqrt{x} + \frac{5}{\sqrt{x}}\right)$$$.

Bestimme die erste Ableitung $$$\frac{d}{dx} \left(\sqrt{x} + \frac{5}{\sqrt{x}}\right)$$$

Die Ableitung einer Summe/Differenz ist die Summe/Differenz der Ableitungen:

$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\sqrt{x} + \frac{5}{\sqrt{x}}\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\sqrt{x}\right) + \frac{d}{dx} \left(\frac{5}{\sqrt{x}}\right)\right)}$$

Wende die Potenzregel $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ mit $$$n = \frac{1}{2}$$$ an:

$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\sqrt{x}\right)\right)} + \frac{d}{dx} \left(\frac{5}{\sqrt{x}}\right) = {\color{red}\left(\frac{1}{2 \sqrt{x}}\right)} + \frac{d}{dx} \left(\frac{5}{\sqrt{x}}\right)$$

Wende die Konstantenfaktorregel $$$\frac{d}{dx} \left(c f{\left(x \right)}\right) = c \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right)$$$ mit $$$c = 5$$$ und $$$f{\left(x \right)} = \frac{1}{\sqrt{x}}$$$ an:

$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\frac{5}{\sqrt{x}}\right)\right)} + \frac{1}{2 \sqrt{x}} = {\color{red}\left(5 \frac{d}{dx} \left(\frac{1}{\sqrt{x}}\right)\right)} + \frac{1}{2 \sqrt{x}}$$

Wende die Potenzregel $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ mit $$$n = - \frac{1}{2}$$$ an:

$$5 {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\frac{1}{\sqrt{x}}\right)\right)} + \frac{1}{2 \sqrt{x}} = 5 {\color{red}\left(- \frac{1}{2 x^{\frac{3}{2}}}\right)} + \frac{1}{2 \sqrt{x}}$$

Vereinfachen:

$$\frac{1}{2 \sqrt{x}} - \frac{5}{2 x^{\frac{3}{2}}} = \frac{x - 5}{2 x^{\frac{3}{2}}}$$

Somit gilt $$$\frac{d}{dx} \left(\sqrt{x} + \frac{5}{\sqrt{x}}\right) = \frac{x - 5}{2 x^{\frac{3}{2}}}$$$.

Als Nächstes, $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(\sqrt{x} + \frac{5}{\sqrt{x}}\right) = \frac{d}{dx} \left(\frac{x - 5}{2 x^{\frac{3}{2}}}\right)$$$

Wende die Konstantenfaktorregel $$$\frac{d}{dx} \left(c f{\left(x \right)}\right) = c \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right)$$$ mit $$$c = \frac{1}{2}$$$ und $$$f{\left(x \right)} = \frac{x - 5}{x^{\frac{3}{2}}}$$$ an:

$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\frac{x - 5}{2 x^{\frac{3}{2}}}\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{\frac{d}{dx} \left(\frac{x - 5}{x^{\frac{3}{2}}}\right)}{2}\right)}$$

Wende die Quotientenregel $$$\frac{d}{dx} \left(\frac{f{\left(x \right)}}{g{\left(x \right)}}\right) = \frac{\frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right) g{\left(x \right)} - f{\left(x \right)} \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)}{g^{2}{\left(x \right)}}$$$ auf $$$f{\left(x \right)} = x - 5$$$ und $$$g{\left(x \right)} = x^{\frac{3}{2}}$$$ an:

$$\frac{{\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\frac{x - 5}{x^{\frac{3}{2}}}\right)\right)}}{2} = \frac{{\color{red}\left(\frac{\frac{d}{dx} \left(x - 5\right) x^{\frac{3}{2}} - \left(x - 5\right) \frac{d}{dx} \left(x^{\frac{3}{2}}\right)}{\left(x^{\frac{3}{2}}\right)^{2}}\right)}}{2}$$

Die Ableitung einer Summe/Differenz ist die Summe/Differenz der Ableitungen:

$$\frac{x^{\frac{3}{2}} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x - 5\right)\right)} - \left(x - 5\right) \frac{d}{dx} \left(x^{\frac{3}{2}}\right)}{2 x^{3}} = \frac{x^{\frac{3}{2}} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right) - \frac{d}{dx} \left(5\right)\right)} - \left(x - 5\right) \frac{d}{dx} \left(x^{\frac{3}{2}}\right)}{2 x^{3}}$$

Die Ableitung einer Konstante ist $$$0$$$:

$$\frac{x^{\frac{3}{2}} \left(- {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(5\right)\right)} + \frac{d}{dx} \left(x\right)\right) - \left(x - 5\right) \frac{d}{dx} \left(x^{\frac{3}{2}}\right)}{2 x^{3}} = \frac{x^{\frac{3}{2}} \left(- {\color{red}\left(0\right)} + \frac{d}{dx} \left(x\right)\right) - \left(x - 5\right) \frac{d}{dx} \left(x^{\frac{3}{2}}\right)}{2 x^{3}}$$

Wende die Potenzregel $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ mit $$$n = \frac{3}{2}$$$ an:

$$\frac{x^{\frac{3}{2}} \frac{d}{dx} \left(x\right) - \left(x - 5\right) {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x^{\frac{3}{2}}\right)\right)}}{2 x^{3}} = \frac{x^{\frac{3}{2}} \frac{d}{dx} \left(x\right) - \left(x - 5\right) {\color{red}\left(\frac{3 \sqrt{x}}{2}\right)}}{2 x^{3}}$$

Wenden Sie die Potenzregel $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ mit $$$n = 1$$$ an, mit anderen Worten, $$$\frac{d}{dx} \left(x\right) = 1$$$:

$$\frac{x^{\frac{3}{2}} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right)\right)} - \frac{3 \sqrt{x} \left(x - 5\right)}{2}}{2 x^{3}} = \frac{x^{\frac{3}{2}} {\color{red}\left(1\right)} - \frac{3 \sqrt{x} \left(x - 5\right)}{2}}{2 x^{3}}$$

Vereinfachen:

$$\frac{x^{\frac{3}{2}} - \frac{3 \sqrt{x} \left(x - 5\right)}{2}}{2 x^{3}} = \frac{15 - x}{4 x^{\frac{5}{2}}}$$

Somit gilt $$$\frac{d}{dx} \left(\frac{x - 5}{2 x^{\frac{3}{2}}}\right) = \frac{15 - x}{4 x^{\frac{5}{2}}}$$$.

Daher $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(\sqrt{x} + \frac{5}{\sqrt{x}}\right) = \frac{15 - x}{4 x^{\frac{5}{2}}}$$$.