求下列每个表达式对 xx 的导数。

  1. (a)

    cos⁡−1(3x2)\cos^{-1}\left(3x^2\right),

  2. (b)

    ln⁡(2x+1x3)\ln\left(\frac{\sqrt{2x+1}}{x^3}\right)。

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完整解法

1(a)

1. Apply the chain rule and the standard formula for the derivative of inverse cosine.

ddx(cos⁡−1(3x2))=−11−(3x2)2⋅ddx(3x2)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left( \cos^{-1}(3x^2) \right) = -\frac{1}{\sqrt{1 - (3x^2)^2}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}(3x^2)

2. Differentiate the inner quadratic term and simplify the final expression.

=−11−9x4⋅(6x)= -\frac{1}{\sqrt{1 - 9x^4}} \cdot (6x)
=−6x1−9x4= -\frac{6x}{\sqrt{1 - 9x^4}}

答案

−6x1−9x4-\frac{6x}{\sqrt{1-9x^4}}

1(b)

1. Simplify the logarithmic expression using laws of logarithms

Let y=ln⁡(2x+1x3)y = \ln\left(\frac{\sqrt{2x+1}}{x^3}\right).
Applying the quotient and power laws of logarithms:
y=ln⁡(2x+1)12−ln⁡(x3)y = \ln(2x+1)^{\frac{1}{2}} - \ln(x^3)
y=12ln⁡(2x+1)−3ln⁡xy = \frac{1}{2}\ln(2x+1) - 3\ln x

2. Differentiate term by term with respect to $x$

dydx=12(22x+1)−3(1x)\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{1}{2} \left( \frac{2}{2x+1} \right) - 3 \left( \frac{1}{x} \right)
dydx=12x+1−3x\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{1}{2x+1} - \frac{3}{x}

3. Combine the result into a single simplified fraction

dydx=x−3(2x+1)x(2x+1)\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{x - 3(2x+1)}{x(2x+1)}
dydx=x−6x−3x(2x+1)\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = \frac{x - 6x - 3}{x(2x+1)}
dydx=−5x+3x(2x+1)\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x} = -\frac{5x + 3}{x(2x+1)}

答案

−5x+3x(2x+1)-\frac{5x+3}{x(2x+1)}

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