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Derivada de $$$x^{4} \cos{\left(x \right)}$$$
Calculadora relacionada: Calculadora de Derivadas
Sua entrada
Encontre $$$\frac{d}{dx} \left(x^{4} \cos{\left(x \right)}\right)$$$.
Solução
Seja $$$H{\left(x \right)} = x^{4} \cos{\left(x \right)}$$$.
Tome o logaritmo de ambos os lados: $$$\ln\left(H{\left(x \right)}\right) = \ln\left(x^{4} \cos{\left(x \right)}\right)$$$
Reescreva o lado direito da igualdade usando as propriedades dos logaritmos: $$$\ln\left(H{\left(x \right)}\right) = 4 \ln\left(x\right) + \ln\left(\cos{\left(x \right)}\right)$$$.
Derive separadamente os dois lados da equação: $$$\frac{d}{dx} \left(\ln\left(H{\left(x \right)}\right)\right) = \frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right) + \ln\left(\cos{\left(x \right)}\right)\right)$$$.
Diferencie o membro esquerdo da equação.
A função $$$\ln\left(H{\left(x \right)}\right)$$$ é a composição $$$f{\left(g{\left(x \right)} \right)}$$$ de duas funções $$$f{\left(u \right)} = \ln\left(u\right)$$$ e $$$g{\left(x \right)} = H{\left(x \right)}$$$.
Aplique a regra da cadeia $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(g{\left(x \right)} \right)}\right) = \frac{d}{du} \left(f{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\ln\left(H{\left(x \right)}\right)\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right) \frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)\right)}$$A derivada do logaritmo natural é $$$\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right) = \frac{1}{u}$$$:
$${\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right)\right)} \frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right) = {\color{red}\left(\frac{1}{u}\right)} \frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)$$Retorne à variável original:
$$\frac{\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)}{{\color{red}\left(u\right)}} = \frac{\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)}{{\color{red}\left(H{\left(x \right)}\right)}}$$Logo, $$$\frac{d}{dx} \left(\ln\left(H{\left(x \right)}\right)\right) = \frac{\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)}{H{\left(x \right)}}$$$.
Derive o membro direito da equação.
A derivada de uma soma/diferença é a soma/diferença das derivadas:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right) + \ln\left(\cos{\left(x \right)}\right)\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right) + \frac{d}{dx} \left(\ln\left(\cos{\left(x \right)}\right)\right)\right)}$$A função $$$\ln\left(\cos{\left(x \right)}\right)$$$ é a composição $$$f{\left(g{\left(x \right)} \right)}$$$ de duas funções $$$f{\left(u \right)} = \ln\left(u\right)$$$ e $$$g{\left(x \right)} = \cos{\left(x \right)}$$$.
Aplique a regra da cadeia $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(g{\left(x \right)} \right)}\right) = \frac{d}{du} \left(f{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\ln\left(\cos{\left(x \right)}\right)\right)\right)} + \frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right) = {\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right) \frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right)\right)} + \frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right)$$A derivada do logaritmo natural é $$$\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right) = \frac{1}{u}$$$:
$${\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right)\right)} \frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right) + \frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right) = {\color{red}\left(\frac{1}{u}\right)} \frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right) + \frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right)$$Retorne à variável original:
$$\frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right) + \frac{\frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right)}{{\color{red}\left(u\right)}} = \frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right) + \frac{\frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right)}{{\color{red}\left(\cos{\left(x \right)}\right)}}$$A derivada do cosseno é $$$\frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right) = - \sin{\left(x \right)}$$$:
$$\frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right) + \frac{{\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right)\right)}}{\cos{\left(x \right)}} = \frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right) + \frac{{\color{red}\left(- \sin{\left(x \right)}\right)}}{\cos{\left(x \right)}}$$Aplique a regra da constante multiplicativa $$$\frac{d}{dx} \left(c f{\left(x \right)}\right) = c \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right)$$$ com $$$c = 4$$$ e $$$f{\left(x \right)} = \ln\left(x\right)$$$:
$$- \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} + {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right)\right)\right)} = - \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} + {\color{red}\left(4 \frac{d}{dx} \left(\ln\left(x\right)\right)\right)}$$A derivada do logaritmo natural é $$$\frac{d}{dx} \left(\ln\left(x\right)\right) = \frac{1}{x}$$$:
$$- \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} + 4 {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\ln\left(x\right)\right)\right)} = - \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} + 4 {\color{red}\left(\frac{1}{x}\right)}$$Simplifique:
$$- \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos{\left(x \right)}} + \frac{4}{x} = - \tan{\left(x \right)} + \frac{4}{x}$$Logo, $$$\frac{d}{dx} \left(4 \ln\left(x\right) + \ln\left(\cos{\left(x \right)}\right)\right) = - \tan{\left(x \right)} + \frac{4}{x}$$$.
Logo, $$$\frac{\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)}{H{\left(x \right)}} = - \tan{\left(x \right)} + \frac{4}{x}$$$.
Portanto, $$$\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right) = \left(- \tan{\left(x \right)} + \frac{4}{x}\right) H{\left(x \right)} = x^{3} \left(- x \tan{\left(x \right)} + 4\right) \cos{\left(x \right)}$$$.
Resposta
$$$\frac{d}{dx} \left(x^{4} \cos{\left(x \right)}\right) = x^{3} \left(- x \tan{\left(x \right)} + 4\right) \cos{\left(x \right)}$$$A