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Segunda derivada de $$$x \sin{\left(x \right)}$$$

A calculadora encontrará a segunda derivada de $$$x \sin{\left(x \right)}$$$, com as etapas mostradas.

Calculadoras relacionadas: Calculadora de Derivativos, Calculadora de diferenciação logarítmica

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Encontre $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(x \sin{\left(x \right)}\right)$$$.

Solução

Encontre a primeira derivada $$$\frac{d}{dx} \left(x \sin{\left(x \right)}\right)$$$

Aplique a regra do produto $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)} g{\left(x \right)}\right) = \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right) g{\left(x \right)} + f{\left(x \right)} \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$ com $$$f{\left(x \right)} = x$$$ e $$$g{\left(x \right)} = \sin{\left(x \right)}$$$:

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

A derivada do seno é $$$\frac{d}{dx} \left(\sin{\left(x \right)}\right) = \cos{\left(x \right)}$$$:

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

Aplique a regra de potência $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ com $$$n = 1$$$, ou seja, $$$\frac{d}{dx} \left(x\right) = 1$$$:

$$x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right)\right)} = x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} {\color{red}\left(1\right)}$$

Assim, $$$\frac{d}{dx} \left(x \sin{\left(x \right)}\right) = x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)}$$$.

Em seguida, $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(x \sin{\left(x \right)}\right) = \frac{d}{dx} \left(x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)}\right)$$$

A derivada de uma soma/diferença é a soma/diferença das derivadas:

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

A derivada do seno é $$$\frac{d}{dx} \left(\sin{\left(x \right)}\right) = \cos{\left(x \right)}$$$:

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

Aplique a regra do produto $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)} g{\left(x \right)}\right) = \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right) g{\left(x \right)} + f{\left(x \right)} \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$ com $$$f{\left(x \right)} = x$$$ e $$$g{\left(x \right)} = \cos{\left(x \right)}$$$:

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

A derivada do cosseno é $$$\frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right) = - \sin{\left(x \right)}$$$:

$$x {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\cos{\left(x \right)}\right)\right)} + \cos{\left(x \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right) + \cos{\left(x \right)} = x {\color{red}\left(- \sin{\left(x \right)}\right)} + \cos{\left(x \right)} \frac{d}{dx} \left(x\right) + \cos{\left(x \right)}$$

Aplique a regra de potência $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$ com $$$n = 1$$$, ou seja, $$$\frac{d}{dx} \left(x\right) = 1$$$:

$$- x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right)\right)} + \cos{\left(x \right)} = - x \sin{\left(x \right)} + \cos{\left(x \right)} {\color{red}\left(1\right)} + \cos{\left(x \right)}$$

Assim, $$$\frac{d}{dx} \left(x \cos{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)}\right) = - x \sin{\left(x \right)} + 2 \cos{\left(x \right)}$$$.

Portanto, $$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(x \sin{\left(x \right)}\right) = - x \sin{\left(x \right)} + 2 \cos{\left(x \right)}$$$.

Responder

$$$\frac{d^{2}}{dx^{2}} \left(x \sin{\left(x \right)}\right) = - x \sin{\left(x \right)} + 2 \cos{\left(x \right)}$$$A