Производная log(cot(x))/log(x)

Учитель очень удивится увидев твоё верное решение производной 😼

()'

– производная -го порядка в точке

График:

от до

Кусочно-заданная:

{ кусочно-заданную функцию ввести здесь.

Решение

Вы ввели [src]
log(cot(x))
-----------
   log(x)  
log(cot(x))log(x)\frac{\log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )}}{\log{\left (x \right )}}
Подробное решение
  1. Применим правило производной частного:

    ddx(f(x)g(x))=1g2(x)(f(x)ddxg(x)+g(x)ddxf(x))\frac{d}{d x}\left(\frac{f{\left (x \right )}}{g{\left (x \right )}}\right) = \frac{1}{g^{2}{\left (x \right )}} \left(- f{\left (x \right )} \frac{d}{d x} g{\left (x \right )} + g{\left (x \right )} \frac{d}{d x} f{\left (x \right )}\right)

    f(x)=log(cot(x))f{\left (x \right )} = \log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )} и g(x)=log(x)g{\left (x \right )} = \log{\left (x \right )}.

    Чтобы найти ddxf(x)\frac{d}{d x} f{\left (x \right )}:

    1. Заменим u=cot(x)u = \cot{\left (x \right )}.

    2. Производная log(u)\log{\left (u \right )} является 1u\frac{1}{u}.

    3. Затем примените цепочку правил. Умножим на ddxcot(x)\frac{d}{d x} \cot{\left (x \right )}:

      1. Есть несколько способов вычислить эту производную.

        Один из способов:

        1. ddxcot(x)=1sin2(x)\frac{d}{d x} \cot{\left (x \right )} = - \frac{1}{\sin^{2}{\left (x \right )}}

      В результате последовательности правил:

      sin2(x)+cos2(x)cos2(x)tan2(x)cot(x)- \frac{\sin^{2}{\left (x \right )} + \cos^{2}{\left (x \right )}}{\cos^{2}{\left (x \right )} \tan^{2}{\left (x \right )} \cot{\left (x \right )}}

    Чтобы найти ddxg(x)\frac{d}{d x} g{\left (x \right )}:

    1. Производная log(x)\log{\left (x \right )} является 1x\frac{1}{x}.

    Теперь применим правило производной деления:

    1log2(x)((sin2(x)+cos2(x))log(x)cos2(x)tan2(x)cot(x)1xlog(cot(x)))\frac{1}{\log^{2}{\left (x \right )}} \left(- \frac{\left(\sin^{2}{\left (x \right )} + \cos^{2}{\left (x \right )}\right) \log{\left (x \right )}}{\cos^{2}{\left (x \right )} \tan^{2}{\left (x \right )} \cot{\left (x \right )}} - \frac{1}{x} \log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )}\right)

  2. Теперь упростим:

    2log(x)sin(2x)log(1tan(x))xlog2(x)- \frac{2}{\log{\left (x \right )} \sin{\left (2 x \right )}} - \frac{\log{\left (\frac{1}{\tan{\left (x \right )}} \right )}}{x \log^{2}{\left (x \right )}}


Ответ:

2log(x)sin(2x)log(1tan(x))xlog2(x)- \frac{2}{\log{\left (x \right )} \sin{\left (2 x \right )}} - \frac{\log{\left (\frac{1}{\tan{\left (x \right )}} \right )}}{x \log^{2}{\left (x \right )}}

График
02468-8-6-4-2-1010-100100
Первая производная [src]
         2                 
 -1 - cot (x)   log(cot(x))
------------- - -----------
cot(x)*log(x)         2    
                 x*log (x) 
cot2(x)1log(x)cot(x)log(cot(x))xlog2(x)\frac{- \cot^{2}{\left (x \right )} - 1}{\log{\left (x \right )} \cot{\left (x \right )}} - \frac{\log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )}}{x \log^{2}{\left (x \right )}}
Вторая производная [src]
                             2                                                
                /       2   \                                    /       2   \
         2      \1 + cot (x)/    log(cot(x))   2*log(cot(x))   2*\1 + cot (x)/
2 + 2*cot (x) - -------------- + ----------- + ------------- + ---------------
                      2            2              2    2       x*cot(x)*log(x)
                   cot (x)        x *log(x)      x *log (x)                   
------------------------------------------------------------------------------
                                    log(x)                                    
1log(x)((cot2(x)+1)2cot2(x)+2cot2(x)+2+2cot2(x)+2xlog(x)cot(x)+log(cot(x))x2log(x)+2log(cot(x))x2log2(x))\frac{1}{\log{\left (x \right )}} \left(- \frac{\left(\cot^{2}{\left (x \right )} + 1\right)^{2}}{\cot^{2}{\left (x \right )}} + 2 \cot^{2}{\left (x \right )} + 2 + \frac{2 \cot^{2}{\left (x \right )} + 2}{x \log{\left (x \right )} \cot{\left (x \right )}} + \frac{\log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )}}{x^{2} \log{\left (x \right )}} + \frac{2 \log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )}}{x^{2} \log^{2}{\left (x \right )}}\right)
Третья производная [src]
                                          3                  2                                                                                                                           2
                             /       2   \      /       2   \      /       2   \                                                      /       2   \      /       2   \      /       2   \ 
    /       2   \          2*\1 + cot (x)/    4*\1 + cot (x)/    6*\1 + cot (x)/   6*log(cot(x))   6*log(cot(x))   2*log(cot(x))    6*\1 + cot (x)/    3*\1 + cot (x)/    3*\1 + cot (x)/ 
- 4*\1 + cot (x)/*cot(x) - ---------------- + ---------------- - --------------- - ------------- - ------------- - ------------- - ----------------- - ---------------- + ----------------
                                  3                cot(x)            x*log(x)         3    3          3    2          3             2           2       2                      2          
                               cot (x)                                               x *log (x)      x *log (x)      x *log(x)     x *cot(x)*log (x)   x *cot(x)*log(x)   x*cot (x)*log(x)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
                                                                                          log(x)                                                                                          
1log(x)(2(cot2(x)+1)3cot3(x)+4(cot2(x)+1)2cot(x)4(cot2(x)+1)cot(x)+3(cot2(x)+1)2xlog(x)cot2(x)6cot2(x)+6xlog(x)3cot2(x)+3x2log(x)cot(x)6cot2(x)+6x2log2(x)cot(x)2log(cot(x))x3log(x)6log(cot(x))x3log2(x)6log(cot(x))x3log3(x))\frac{1}{\log{\left (x \right )}} \left(- \frac{2 \left(\cot^{2}{\left (x \right )} + 1\right)^{3}}{\cot^{3}{\left (x \right )}} + \frac{4 \left(\cot^{2}{\left (x \right )} + 1\right)^{2}}{\cot{\left (x \right )}} - 4 \left(\cot^{2}{\left (x \right )} + 1\right) \cot{\left (x \right )} + \frac{3 \left(\cot^{2}{\left (x \right )} + 1\right)^{2}}{x \log{\left (x \right )} \cot^{2}{\left (x \right )}} - \frac{6 \cot^{2}{\left (x \right )} + 6}{x \log{\left (x \right )}} - \frac{3 \cot^{2}{\left (x \right )} + 3}{x^{2} \log{\left (x \right )} \cot{\left (x \right )}} - \frac{6 \cot^{2}{\left (x \right )} + 6}{x^{2} \log^{2}{\left (x \right )} \cot{\left (x \right )}} - \frac{2 \log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )}}{x^{3} \log{\left (x \right )}} - \frac{6 \log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )}}{x^{3} \log^{2}{\left (x \right )}} - \frac{6 \log{\left (\cot{\left (x \right )} \right )}}{x^{3} \log^{3}{\left (x \right )}}\right)