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Dérivée seconde de $$$\sin{\left(x^{2} \right)}$$$
Calculatrices associées: Calculatrice de dérivées, Calculatrice de dérivation logarithmique
Votre saisie
Déterminez $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(\sin{\left(x^{2} \right)}\right)$$$.
Solution
Trouvez la dérivée première $$$\frac{d}{dx} \left(\sin{\left(x^{2} \right)}\right)$$$
La fonction $$$\sin{\left(x^{2} \right)}$$$ est la composée $$$f{\left(g{\left(x \right)} \right)}$$$ de deux fonctions $$$f{\left(u \right)} = \sin{\left(u \right)}$$$ et $$$g{\left(x \right)} = x^{2}$$$.
Appliquez la règle de la chaîne $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(g{\left(x \right)} \right)}\right) = \frac{d}{du} \left(f{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\sin{\left(x^{2} \right)}\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\sin{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right)\right)}$$La dérivée du sinus est $$$\frac{d}{du} \left(\sin{\left(u \right)}\right) = \cos{\left(u \right)}$$$ :
$${\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\sin{\left(u \right)}\right)\right)} \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right) = {\color{red}\left(\cos{\left(u \right)}\right)} \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right)$$Revenir à la variable initiale:
$$\cos{\left({\color{red}\left(u\right)} \right)} \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right) = \cos{\left({\color{red}\left(x^{2}\right)} \right)} \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right)$$Appliquez la règle de la puissance $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ avec $$$n = 2$$$:
$$\cos{\left(x^{2} \right)} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x^{2}\right)\right)} = \cos{\left(x^{2} \right)} {\color{red}\left(2 x\right)}$$Ainsi, $$$\frac{d}{dx} \left(\sin{\left(x^{2} \right)}\right) = 2 x \cos{\left(x^{2} \right)}$$$.
Ensuite, $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(\sin{\left(x^{2} \right)}\right) = \frac{d}{dx} \left(2 x \cos{\left(x^{2} \right)}\right)$$$
Appliquez la règle du facteur constant $$$\frac{d}{dx} \left(c f{\left(x \right)}\right) = c \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right)$$$ avec $$$c = 2$$$ et $$$f{\left(x \right)} = x \cos{\left(x^{2} \right)}$$$:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(2 x \cos{\left(x^{2} \right)}\right)\right)} = {\color{red}\left(2 \frac{d}{dx} \left(x \cos{\left(x^{2} \right)}\right)\right)}$$Appliquez la règle du produit $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)} g{\left(x \right)}\right) = \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right) g{\left(x \right)} + f{\left(x \right)} \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$ avec $$$f{\left(x \right)} = x$$$ et $$$g{\left(x \right)} = \cos{\left(x^{2} \right)}$$$ :
$$2 {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x \cos{\left(x^{2} \right)}\right)\right)} = 2 {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right) \cos{\left(x^{2} \right)} + x \frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x^{2} \right)}\right)\right)}$$La fonction $$$\cos{\left(x^{2} \right)}$$$ est la composée $$$f{\left(g{\left(x \right)} \right)}$$$ de deux fonctions $$$f{\left(u \right)} = \cos{\left(u \right)}$$$ et $$$g{\left(x \right)} = x^{2}$$$.
Appliquez la règle de la chaîne $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(g{\left(x \right)} \right)}\right) = \frac{d}{du} \left(f{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$:
$$2 x {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x^{2} \right)}\right)\right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right) = 2 x {\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\cos{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right)\right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right)$$La dérivée du cosinus est $$$\frac{d}{du} \left(\cos{\left(u \right)}\right) = - \sin{\left(u \right)}$$$ :
$$2 x {\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\cos{\left(u \right)}\right)\right)} \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right) + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right) = 2 x {\color{red}\left(- \sin{\left(u \right)}\right)} \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right) + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right)$$Revenir à la variable initiale:
$$- 2 x \sin{\left({\color{red}\left(u\right)} \right)} \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right) + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right) = - 2 x \sin{\left({\color{red}\left(x^{2}\right)} \right)} \frac{d}{dx} \left(x^{2}\right) + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right)$$Appliquez la règle de la puissance $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ avec $$$n = 2$$$:
$$- 2 x \sin{\left(x^{2} \right)} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x^{2}\right)\right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right) = - 2 x \sin{\left(x^{2} \right)} {\color{red}\left(2 x\right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right)$$Appliquez la règle de puissance $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ avec $$$n = 1$$$, en d'autres termes, $$$\frac{d}{dx} \left(x\right) = 1$$$:
$$- 4 x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right)\right)} = - 4 x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)} {\color{red}\left(1\right)}$$Ainsi, $$$\frac{d}{dx} \left(2 x \cos{\left(x^{2} \right)}\right) = - 4 x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)}$$$.
Donc, $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(\sin{\left(x^{2} \right)}\right) = - 4 x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)}$$$.
Réponse
$$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(\sin{\left(x^{2} \right)}\right) = - 4 x^{2} \sin{\left(x^{2} \right)} + 2 \cos{\left(x^{2} \right)}$$$A