Share:

Basic rules of differentiation with examples

قواعد الاشتقاق

We present a summary of the rules of differentiation in mathematics, with a PDF book at the end of the article that includes solved examples and problems not mentioned in the article, in addition to all the rules arranged in a way that is easy for students to understand.

See also: Basic rules of indefinite integrals

Basic rules of differentiation

First, you must know that the differentiation of a composite term is different from the differentiation of a single variable like x or y. A term, for example, would be x+5 or x2+3x.

Differentiation rules

In the image above, the differentiation rules for the variable x are shown on the left in the (non-chain Rule) field, and on the right, the differentiation rules for composite terms (chain Rule). These are some, but not all, of the rules explained. You can refer to them as needed. The following paragraph contains practical exercises.

  1. The derivative of a constant number = Zero f(x) = 5 >> f'(x) = 0
  2. The derivative of x is the coefficient of x. Example: f(x) = 3x >> f'(x) = 3
  3. The derivative of a fraction = [ (derivative of the numerator × the denominator) – (derivative of the denominator × the numerator) ] ÷ [the square of the denominator]
    f(x) = u/z >> f'(x) = (u'.z-z'.u)/z2
  4. The derivative of a product of two terms = (derivative of the first × the second) + (derivative of the second × the first)
    f(xy) = xy >> f'(xy) = x'.y+y'.x)
  5. The derivative of a variable raised to a power
    f(x) = xn >> f'(x) = n . xn-1
  6. The derivative of a term raised to a power
    f(u) = un >> f'(u) = n . un-1 . u'
  7. The derivative of the logarithm x
    f(x) = ln x >> f'(x) =1/x
  8. The derivative of the base of the natural logarithm raised to the variable x:
    f(x) = ex >> f'(x) =ex
  9. The derivative of cos:
    f(x) = cos(x) >> f'(x) =-sin(x)
  10. The derivative of sin:
    f(x) = sin(x) >> f'(x) =cos(x)
  11. The derivative of the square root = 1 ÷ the square root itself
    In fact, it is a special case of the general case of rule 6 where
    √x = x½ >> (√x)’ = (x½)’ = x1-½ = x = 1/x½ = 1/√x

Our article is a series of differentiation exercises with solutions**. We will provide various exercises so that you can solve most differentiation cases:

Differentiation Rules with Examples

Fraction Differentiation

Find the derivative of the following fraction or term:

$${\frac{d}{dx}\left(\frac{3x+9}{2-x}\right)}$$

Solution: The rule says the derivative of a fraction = [ (derivative of the numerator × the denominator) – (derivative of the denominator × the numerator) ] ÷ [the square of the denominator]

$${\frac{d}{dx}(\frac{y}{z})=\frac{y’ . z-z’ . y}{z^2}}$$

We apply the rule to our example:

$${=\frac{\frac{d}{dx}\left(3x+9\right)\left(2-x\right)-\frac{d}{dx}\left(2-x\right)\left(3x+9\right)}{\left(2-x\right)^2} :}$$
$${\frac{d}{dx}\left(3x+9\right) = 3}$$
$${\frac{d}{dx}\left(2-x\right) = -1}$$

Now we substitute:

$${=\frac{3\left(2-x\right)-\left(-1\right)\left(3x+9\right)}{\left(2-x\right)^2}}$$
$${=\frac{15}{\left(2-x\right)^2}}$$

Differentiation of a Fraction Raised to a Power

For the differentiation of a term raised to a power, the rule is: If Y is a term raised to the power n, its derivative is:

$${\frac{d}{dx}(Y^n) = n×Y^{n-1}×Y’}$$

Now we come to a composite example with a fraction to apply what we have learned and not forget it. Prove that:

$${\frac{d}{dx}\left(\frac{8x}{5+x}\right)^2\:=\:\frac{640x}{\left(5+x\right)^3}}$$

Solution: Let’s assume 8x/5+x is y. Its derivative will be:

Derivative = 2 × y × y’

$${=2\cdot \frac{8x}{5+x}\frac{d}{dx}\left(\frac{8x}{5+x}\right) : }$$
$${\frac{d}{dx}\left(\frac{8x}{5+x}\right) =\frac{40}{\left(5+x\right)^2}}$$

We learned how to differentiate a fraction in the previous example. Now we substitute:

$${=2\cdot \frac{8x}{5+x}\cdot \frac{40}{\left(5+x\right)^2}\
=\frac{640x}{\left(5+x\right)^3}}$$

Derivative of a Product of Two Terms

The rule states: The derivative of a product of two terms = (derivative of the first × the second) + (derivative of the second × the first)

$${\frac{d}{dx}(y.z)=y’ . z+z’ . y}$$

Here we will mention an example of two terms multiplied by the natural number e. The natural number is treated like any constant, so the rules are nothing new. However, for ease and speed of solving, we remember some rules, such as:

The derivative of ex = ex, meaning it remains the same. This can be proven easily, but there is no place here to mention the proof.

Example: Find the derivative of the following term

$${\frac{d}{dx}\left(1-xe^x\right)^{\:}\:}$$

Solution:

$${\frac{d}{dx}\left(1-xe^x\right)^{\:}\:}$$
$${=\frac{d}{dx}\left(1\right)-\frac{d}{dx}\left(xe^x\right)}$$

The rule states: The derivative of a product of two terms = (derivative of the first × the second) + (derivative of the second × the first)

$${\frac{d}{dx}\left(xe^x\right) = 1\cdot e^x+e^xx}$$

Now we substitute into the term:

$${=0-\left(e^x+e^xx\right)\
=-e^xx-e^x}$$

Derivative of sin, cos, and tan

Let’s look at the set of rules before moving on to the exercises:

  1. The derivative of sinx is cosx
  2. The derivative of cosx is -sinx
  3. The derivative of tanx is 1/cos2x
  4. The derivative of cotx is -1/sin2x

Find the derivative of the following term:

$${\frac{d}{dx}\left(1-\sin \left(x\right)\right)}$$

Solution:

$${=\frac{d}{dx}\left(1\right)-\frac{d}{dx}\left(\sin \left(x\right)\right)\
=0-\cos \left(x\right)\
=-\cos \left(x\right)}$$

Another example: Find the derivative of the following term:

$${\frac{d}{dx}\left(1-\cos ^2\left(x\right)\right)}$$

As we know from the following trigonometric identity:

$${cos^2x+sin^2x\:=\:1\
1-cos^2x=sin^2x\:}$$

Thus, the term becomes:

$${\frac{d}{dx}\left(1-\cos \:^2\left(x\right)\right)\:=\:=\frac{d}{dx}\left(\sin \:^2\left(x\right)\right)}$$
$${=2\sin \left(x\right)\frac{d}{dx}\left(\sin \left(x\right)\right)}$$
$${=2\sin \left(x\right)\cos \left(x\right): But}$$
$${\mathrm{Use\:the\:Double\:Angle\:identity}:\quad \:2\sin \left(x\right)\cos \left(x\right)=\sin \left(2x\right)}$$
$${=\sin \left(2x\right)}$$

Find the solution to the following exercise:

$${\frac{d}{dx}\left(\frac{1-cos^2x}{cosx}\right)}$$

Solution:

$${\frac{d}{dx}\left(\frac{1-cos^2x}{cosx}\:\right)=\frac{d}{dx}\left(\frac{sin^2x}{cosx}\:\right)}$$
$${\frac{d}{dx}\left(\sin \:\left(x\right)\tan \:\left(x\right)\right)}$$

We apply the product rule of differentiation:

$${\left(f\cdot g\right)’=f\:’\cdot g+f\cdot g’\
=\\frac{d}{dx}\left(\sin \left(x\right)\right)\tan \left(x\right)+\frac{d}{dx}\left(\tan \left(x\right)\right)\sin \left(x\right)\
\\cos \left(x\right)\tan \left(x\right)+\sec ^2\left(x\right)\sin \left(x\right)\
=\sin \left(x\right)\left(1+\sec ^2\left(x\right)\right)}$$


أكثر هواتف آيفون مبيعاً

إعلان الهاتف

آيفون 16 128 جيجابايت

آيفون 16 128 جيجابايت

يُقدم هاتف iPhone 16 تجربة ممتازة تجمع بين الأداء القوي والتصميم العملي، مدعوماً بمعالج A18 المصمم خصيصاً لدعم مهام الذكاء الاصطناعي (Apple Intelligence). ويأتي بشاشة Super Retina XDR زاهية، إلى جانب زر التحكم بالكاميرا الجديد (Camera Control) الذي يمنح المستخدمين وصولاً سريعاً وسلساً لالتقاط الصور والفيديوهات.

ملخص آراء أشهر المواقع التقنية

"معالج A18 القوي يوفر سرعة هائلة وأداءً سلساً للغاية في تشغيل التطبيقات والألعاب الحديثة دون أي تأخير."

TrustedReviews
★★★★★

"زر التحكم في الكاميرا الجديد يضيف لمسة عملية رائعة ومبتكرة تسرع من عملية التصوير باحترافية."

TechRadar
★★★★☆

"عمر البطارية شهد تحسناً ملحوظاً مقارنة بالأجيال السابقة ليصمد بكفاءة طوال اليوم."

The Verge
★★★★★

المميزات

  • معالج Apple A18 القوي الذي يضمن كفاءة عالية في استهلاك الطاقة ودعم كامل لتقنيات الذكاء الاصطناعي.
  • زر التحكم الجديد في الكاميرا (Camera Control) للوصول السريع والتحكم الدقيق بالإعدادات والتصوير.
  • شاشة Super Retina XDR ساطع وعالية الوضوح تقدم ألواناً دقيقة ورائعة.
  • نظام كاميرا خلفية مزدوج محسن بدقة 48 ميجابكسل مع عدسة فائقة الاتساع تدعم التصوير الماكرو.
  • زر الإجراءات (Action Button) القابل للتخصيص لتنفيذ المهام السريعة بضغطة واحدة.

العيوب

  • الشاشة لا تزال تقتصر على معدل تحديث 60 هرتز، وهو أمر مخيب للآمال مقارنة بالهواتف المنافسة في نفس الفئة السعرية.
  • سرعات الشحن السلكي واللاسلكي تعتبر بطيئة نسبياً مقارنة بما تقدمه الهواتف المنافسة في السوق.
  • التصميم الخارجي والشكل العام يشبهان إلى حد كبير الجيل السابق مع تغييرات طفيفة تتركز في تصميم الكاميرا الخلفية.

مواصفات الهاتف

اسم المنتج بالعربيآيفون 16
اسم المنتج بالإنجليزيiPhone 16
تاريخ التوفر20/09/2024
الشركة المصنعةapple
نظام التشغيلiOS 18, قابل للتحديث لـ iOS 26.5
المعالجApple A18 3 نانومتر Hexa-core (2x4.04 GHz + 4x2.20 GHz)
ذاكرة RAM8GB
سعة التخزين128GB
حجم الشاشة6.1 بوصة
الكاميرا الخلفية48 ميجابكسل f/1.6
الكاميرا الأمامية12 ميجابكسل f/1.9
الصوتستيريو
وصلة سماعة 3.5غيرمتوفر
البطاريةLi-Ion 3561 ميللي أمبير
الشحن اللاسلكيمدعوم 25W
الألوان المتوفرةأسود/أبيض/زهري/أخضر فاتح Teal/أزرق بحري Ultramarine

إعلان الهاتف

آيفون 17 برو ماكس

آيفون 17 برو ماكس

يُعد هاتف iPhone 17 Pro Max قمة ما توفره أبل في عالم الهواتف الذكية، حيث يجمع بين التصميم العصري الجذاب بلونه البرتقالي الكوني والأداء الفائق بفضل معالج A19 Pro. ويقدم الهاتف تجربة بصرية مذهلة عبر شاشة Super Retina XDR العملاقة بحجم 6.9 بوصة، مدعومة بمنظومة تصوير متطورة تلبي طموحات عشاق المحتوى الاحترافي.

ملخص آراء أشهر المواقع التقنية

"«الشاشة الكبيرة والساطعة بحجم 6.9 بوصة تجعل مشاهدة المحتويات والألعاب تجربة غامرة بحق.»"

TrustedReviews
★★★★☆

"«نظام الكاميرات الثلاثي بدقة 48 ميجابكسل يقدم تفاصيل مذهلة وثباتاً استثنائياً في تصوير الفيديو الاحترافي.»"

TechRadar
★★★★☆

"«البطارية القوية مع معالجة الحرارة المحسنة تضمن أداءً مستداماً وطويلاً طوال اليوم دون أي تباطؤ.»"

The Verge
★★★★☆

المميزات

  • شاشة LTPO OLED فائقة السطوع بحجم 6.9 بوصة تدعم معدل تحديث 120 هرتز وتقنية Dolby Vision.
  • معالج Apple A19 Pro القوي المصمم بدقة 3 نانومتر لتقديم أداء سلس ومعالجة متقدمة لمهام الذكاء الاصطناعي.
  • منظومة كاميرات خلفية ثلاثية بدقة 48 ميجابكسل مع تقريب بصري محسن وكاميرا أمامية مبتكرة.
  • نظام تبريد متطور (غرفة بخار) يحافظ على استقرار الأداء وثباته خلال الاستخدام المكثف والألعاب.
  • عمر بطارية طويل ودعم للشحن السريع واللاسلكي المطور عبر تقنية MagSafe.

العيوب

  • الوزن والحجم الكبيران قد يجعلا استخدام الهاتف بـيد واحدة أمراً شاقاً وغير مريح لبعض المستخدمين لفترات طويلة.
  • ارتفاع السعر بشكل ملحوظ لكونه الإصدار الرائد الأعلى في عائلة أبل.
  • غياب مفردات التخزين القابلة للتوسعة (لا يدعم بطاقات الذاكرة الخارجية MicroSD).
  • سرعات الشحن السلكي واللاسلكي -رغم تحسنها- لا تزال تتخلف عن بعض الهواتف المنافسة في الفئة الرائدة.
  • خيارات التقريب البصري ما زالت تحتاج لتطوير أكبر لتنافس بعض القدرات الفائقة الموجودة لدى المنافسين.

مواصفات الهاتف

العنصرالمواصفات
المعالجشريحة A19 Pro وحدة معالجة مركزية مع 6 نوى
الكاميرا الخلفية48 ميجابكسل
سعة التخزين256 جيجابايت
حجم الشاشة6.9 بوصة
دقة الشاشة2868 × 1320
اسم الموديلiPhone 17 Pro Max
شبكة الاتصالمفتوح لجميع شبكات الاتصال
تقنية الاتصال الخلوي5G
تقنيات الاتصالBluetooth، NFC، USB، Wi-Fi
اللونبرتقالي كوني (Cosmic Orange)
Shopping Cart
اخترنا لك no posts found
×