Enunciado

Encontre as derivadas primeiras e segunda da função.

y = x e c x

Passo 1

E aí, pessoal!

Nesse problema foi dada a função

y = x e c x

E nosso objetivo é calcular a primeira e a segunda derivada de y .

Parece complicado?

A primeira coisa que a gente pode perceber dessa função é que se trata de um produto de funções...

Dessa forma, a melhor maneira de calcular essa derivada é aplicar a regra do produto.

A regra do produto é dada por

y = f x · g x ,     y ' = f ' x · g x + f x · g ' x

Porem, na derivada de e c x vamos ter que aplicar a regra da cadeia já que temos uma função composta.

g x = p q x ,     g ' x = q ' x · p ' q x

Bora começar!

Passo 2

Vamos começar calculando a primeira derivada

y ' = d x e c x d x

Aplicando a regra do produto

y ' = d x d x · e c x + x · d e c x d x

Pela regra da potencia sabemos que

d x d x = 1

E aplicando a regra da cadeia na derivada de e c x , temos que derivar a função de fora considerando a função de dentro c x como uma variável, então substituímos c x = u para facilitar a visualização do que estamos fazendo

d e c x d x = d c x d x · d e u d u = c e u = c e c x

Agora é só substituir em y '

y ' = d x d x · e c x + x · d e c x d x

y ' = 1 · e c x + x · c e c x

y ' = e c x + c x e c x

Tranquilo até aqui?

Passo 3

Com a primeira derivada em mãos, vamos derivar o resultado para obter a derivada de segunda ordem

y ' ' = d e c x + c x e c x d x

A derivada da soma é igual a soma das derivadas

y ' ' = d e c x d x + d c x e c x d x

Como c é uma constante, podemos tira-la da derivada

y ' ' = d e c x d x + c d x e c x d x

Perceba que caímos em duas derivadas que já calculamos anteriormente...

d e c x d x = c e c x

d x e c x d x = e c x + c x e c x

Assim, substituindo em y ' ' , temos

y ' ' = c e c x + c e c x + c x e c x

y ' ' = c e c x + c e c x + c 2 x e c x

y ' ' = 2 c e c x + c 2 x e c x

É isso! O que achou? Responde Aí!

Resposta

y ' = e c x + c x e c x

y ' ' = 2 c e c x + c 2 x e c x

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