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Calculus · real student question

Deriva y = (e^x + 1)/x^3.

Question

Deriva

y=ex+1x3y=\frac{e^x+1}{x^3}

Step-by-step solution

  1. Reescribe el cociente como un producto. Pasar x3x^3 al numerador con exponente negativo evita el aparatoso denominador de la regla del cociente:

    y=(ex+1) x−3y=(e^x+1)\,x^{-3}

    El dominio excluye x=0x=0, donde la función original no está definida.

  2. Prepara la regla del producto. Con u=ex+1u=e^x+1 y v=x−3v=x^{-3},

    u′=ex,v′=−3x−4u'=e^x,\qquad v'=-3x^{-4}

    Fíjate en que u′=exu'=e^x y no ex+1e^x+1: la derivada de la constante 11 es cero.

  3. Aplica (uv)′=u′v+uv′(uv)'=u'v+uv'.

    y′=ex⋅x−3+(ex+1)(−3x−4)=exx3−3(ex+1)x4y'=e^x\cdot x^{-3}+(e^x+1)\left(-3x^{-4}\right)=\frac{e^x}{x^3}-\frac{3(e^x+1)}{x^4}

  4. Pon los dos términos sobre el común denominador x4x^4. Multiplica el primer término por xx\tfrac{x}{x}:

    y′=xexx4−3(ex+1)x4=xex−3ex−3x4y'=\frac{x e^x}{x^4}-\frac{3(e^x+1)}{x^4}=\frac{x e^x-3e^x-3}{x^4}

  5. Factoriza la exponencial para obtener la forma más limpia.

    y′=ex(x−3)−3x4y'=\frac{e^x(x-3)-3}{x^4}

    El −3-3 suelto no puede absorberse dentro del factor, porque proviene de derivar la constante 11 del numerador.

  6. Verifica numéricamente en varios puntos. Comparando con un cociente de diferencias simétrico de paso 10−610^{-6}: en x=0.6x=0.6 ambos dan −56.8911-56.8911; en x=1.7x=1.7 ambos dan −1.21121-1.21121; en x=−2.2x=-2.2 ambos dan −0.152661-0.152661 ✓, incluido un xx negativo, donde la potencia impar x3x^3 importa.

Answer

y′=xex−3ex−3x4=ex(x−3)−3x4y'=\frac{xe^x-3e^x-3}{x^4}=\frac{e^x(x-3)-3}{x^4}

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