Ableitung von $$$\tan{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)}$$$
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Ihre Eingabe
Bestimme $$$\frac{d}{dx} \left(\tan{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)}\right)$$$.
Lösung
Die Funktion $$$\tan{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)}$$$ ist die Komposition $$$f{\left(g{\left(x \right)} \right)}$$$ der beiden Funktionen $$$f{\left(u \right)} = \tan{\left(u \right)}$$$ und $$$g{\left(x \right)} = 2 x + \frac{\pi}{4}$$$.
Wende die Kettenregel $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(g{\left(x \right)} \right)}\right) = \frac{d}{du} \left(f{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$ an:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\tan{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)}\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\tan{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(2 x + \frac{\pi}{4}\right)\right)}$$Die Ableitung des Tangens ist $$$\frac{d}{du} \left(\tan{\left(u \right)}\right) = \sec^{2}{\left(u \right)}$$$:
$${\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\tan{\left(u \right)}\right)\right)} \frac{d}{dx} \left(2 x + \frac{\pi}{4}\right) = {\color{red}\left(\sec^{2}{\left(u \right)}\right)} \frac{d}{dx} \left(2 x + \frac{\pi}{4}\right)$$Zurück zur ursprünglichen Variable:
$$\sec^{2}{\left({\color{red}\left(u\right)} \right)} \frac{d}{dx} \left(2 x + \frac{\pi}{4}\right) = \sec^{2}{\left({\color{red}\left(2 x + \frac{\pi}{4}\right)} \right)} \frac{d}{dx} \left(2 x + \frac{\pi}{4}\right)$$Die Ableitung einer Summe/Differenz ist die Summe/Differenz der Ableitungen:
$$\sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(2 x + \frac{\pi}{4}\right)\right)} = \sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(2 x\right) + \frac{d}{dx} \left(\frac{\pi}{4}\right)\right)}$$Wende die Konstantenfaktorregel $$$\frac{d}{dx} \left(c f{\left(x \right)}\right) = c \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right)$$$ mit $$$c = 2$$$ und $$$f{\left(x \right)} = x$$$ an:
$$\left({\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(2 x\right)\right)} + \frac{d}{dx} \left(\frac{\pi}{4}\right)\right) \sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)} = \left({\color{red}\left(2 \frac{d}{dx} \left(x\right)\right)} + \frac{d}{dx} \left(\frac{\pi}{4}\right)\right) \sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)}$$Die Ableitung einer Konstante ist $$$0$$$:
$$\left({\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\frac{\pi}{4}\right)\right)} + 2 \frac{d}{dx} \left(x\right)\right) \sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)} = \left({\color{red}\left(0\right)} + 2 \frac{d}{dx} \left(x\right)\right) \sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)}$$Wenden Sie die Potenzregel $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ mit $$$n = 1$$$ an, mit anderen Worten, $$$\frac{d}{dx} \left(x\right) = 1$$$:
$$2 \sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right)\right)} = 2 \sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)} {\color{red}\left(1\right)}$$Vereinfachen:
$$2 \sec^{2}{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)} = \frac{4}{1 - \sin{\left(4 x \right)}}$$Somit gilt $$$\frac{d}{dx} \left(\tan{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)}\right) = \frac{4}{1 - \sin{\left(4 x \right)}}$$$.
Antwort
$$$\frac{d}{dx} \left(\tan{\left(2 x + \frac{\pi}{4} \right)}\right) = \frac{4}{1 - \sin{\left(4 x \right)}}$$$A