Matemática, perguntado por AriSants, 1 ano atrás

Calcule as derivadas:
a) y= (x^2 + 3x/x+1)^3

b) y= 5^x x^5 + 5e^x - \sqrt{5}

Soluções para a tarefa

Respondido por Niiya
2
Usaremos as regras do produto, quociente e da cadeia:

\boxed{\boxed{\big[f(x)g(x)\big]'=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)}}~~\mathtt{(Regra~do~produto)}\\\\\\\boxed{\boxed{\bigg[\dfrac{f(x)}{g(x)}\bigg]'=\dfrac{f'(x)g(x)-f(x)g'(x)}{[g(x)]^{2}}}}~~~\mathtt{(Regra~do~quociente)}\\\\\\\boxed{\boxed{\big[f(g(x))\big]'=f'(g(x))\cdot g'(x)}}~~~\mathtt{(Regra~da~cadeia)}

Notação: \log(x)=log_{e}(x)=ln(x)
___________________________

a)

y=\bigg(\dfrac{x^{2}+3x}{x+1}\bigg)^{3}

Note que, se fizermos f(x)=x^{3}g(x)=\dfrac{x^{2}+3x}{x+1}, então y=f(g(x)).

Portanto, pela regra da cadeia:

y'=f'(g(x))g'(x)=f'\big(\frac{x^{2}+3x}{x+1}\big)g'(x)

Encontrando as derivadas de fg:

Derivamos f pela regra da potência:

f'(x)=\big(x^{3}\big)'=3x^{2}

Derivamos g pela regra do quociente (junta com a da potência)

g'(x)=\bigg(\dfrac{x^{2}+3x}{x+1}\bigg)'=\dfrac{\big(x^{2}+3x\big)'\cdot(x+1)-(x^{2}+3x)\cdot\big(x+1\big)'}{(x+1)^{2}}\\\\\\g'(x)=\dfrac{(2x+3)(x+1)-(x^{2}+3x)\cdot1}{(x+1)^{2}}\\\\\\g'(x)=\dfrac{2x^{2}+2x+3x+3-(x^{2}+3x)}{(x+1)^{2}}\\\\\\\boxed{\boxed{g'(x)=\dfrac{x^{2}+2x+3}{(x+1)^{2}}}}

Portanto, temos

y'=f'(g(x))\cdot g'(x)\\\\y'=3\big(g(x)\big)^{2}\cdot\dfrac{x^{2}+2x+3}{(x+1)^{2}}\\\\\\y'=3\dfrac{(x^{2}+3x)^{2}}{(x+1)^{2}}\cdot\dfrac{x^{2}+2x+3}{(x+1)^{2}}\\\\\\\boxed{\boxed{y'=\dfrac{3(x^{2}+3x)^{2}(x^{2}+2x+3)}{(x+1)^{4}}}}
__________________________________

b)

y=5^{x}x^{5}+5e^{x}-\sqrt{5}

Sabemos que \big(e^{x}\big)'=e^{x}

mas 5^{x}=e^{\log(5^{x})}=e^{x\log(5)}

Derivando pela regra da cadeia, obtemos

\big(5^{x}\big)'=\big(e^{x\log(5)}\big)'=e^{x\log(5)}\cdot\log(5)=5^{x}\log(5)

(Generalizando, temos \big(a^{x}\big)'=a^{x}\log(a) para a~\textgreater~0)

Além disso, note que \big(cf(x)\big)'=\big(c\big)'f(x)+cf'(x)=0\cdot f(x)+cf'(x)=cf'(x), onde c\in\mathbb{R}

Então, como a derivada da soma é soma das derivadas:

y'=\big(5^{x}x^{5}+5e^{x}-\sqrt{5})'=(5^{x}x^{5})'+(5e^{x})'+(-\sqrt{5})'\\\\y'=\big[(5^{x})'x^{5}+5^{x}(x^{5})'\big]+5(e^{x})'+0\\\\y'=\big[5^{x}\log(5)x^{5}+5^{x}\cdot 5x^{4}\big]+5e^{x}\\\\\boxed{\boxed{y'=5^{x}x^{5}\log(5)+5^{x+1}x^{4}+5e^{x}}}
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