Encontre a derivada. Simplifique quando possível.

y = x * tgh^(-1)(x) + ln(raiz(1 - x²))

Passo 1

Primeiro vamos dar uma arrumada nessa função:

y = x tgh^(- 1) x + ln sqrt(1 - x ²) = x tgh^(- 1) (x) + ln ((1 - x ²)^((1)/(2)))

Passo 2

Agora vamos analisar quais regras devemos usar para derivar essa expressão, vamos usar a fórmula da derivada de funções hiperbólicas inversas além da regra da cadeia , do polinômio e da função logarítima:

(tgh^(- 1) x) ' = (1)/(1 - x^2)

F ' (x) = f ' (g (x)) . g ' (x)

(x^n)^' = n x^(n - 1)

(ln (f (x)))^' = (f ' ( x ))/(f ( x ))

Passo 3

Vamos agora derivar!! Vamos usar a regra da soma também:

y^' = (x tgh^(- 1) (x) + ln ((1 - x^2)^((1)/(2))))^' = (x tgh^(- 1) (x))^' + (ln ((1 - x^2)^((1)/(2)))) '

Vamos derivar as duas partes separadas para ficar melhor de visualizar.

Passo 4

Aqui vamos usar a regra do produto:

(f (x) g (x))^' = f ' ( x ) g (x) + g ' (x) f (x)

Assim:

(x tgh^(- 1) (x))^' = (x)^' . tgh^(- 1) (x) + (tgh^(- 1) (x))^' . x = x^(1 - 1) . tgh^(- 1) (x) + ((1)/(1 - x^2)) . x = x^0 . tgh^(- 1) (x) + (x)/(1 - x^2) = tgh^(- 1) (x) + (x)/(1 - x^2)

Passo 5

Vamos agora derivar o segundo termo:

(ln ((1 - x^2)^((1)/(2))))^' = (((1 - x^2)^((1)/(2))) ')/((1 - x^2)^((1)/(2))) = ((1)/(2) (1 - x^2)^((1)/(2) - 1) . (1 - x^2) ')/((1 - x^2)^((1)/(2))) = ((1)/(2) (1 - x^2)^(- (1)/(2)) (- 2 x^(2 - 1)))/((1 - x^2)^((1)/(2))) = ((1)/(2) (1 - x^2)^(- (1)/(2)) (- 2 x))/((1 - x^2)^((1)/(2))) = ((- 2 x)/(2 sqrt(1 - x^2)))/(sqrt(1 - x^2)) = ((- 2 x)/(2 sqrt(1 - x^2))) . ((1)/(sqrt(1 - x^2))) = - (x)/(1 - x^2)

Passo 6

Agora é só substituir de volta:

y^' = (x tgh^(- 1) (x))^' + (ln ((1 - x^2)^((1)/(2))))^' = tgh^(- 1) (x) + (x)/(1 - x^2) - (x)/(1 - x^2) = tgh^(- 1) (x)

Resposta

y^' = tgh^(- 1) (x)

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