مواضيع المحاضرة: CalcI_Derivatives
background image

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

CALCULUS   I 

Derivatives 

 

Paul Dawkins 

 

 


background image

Calculus I 

Table of Contents 

 
Preface ............................................................................................................................................ ii

 

Derivatives ...................................................................................................................................... 3

 

Introduction ................................................................................................................................................ 3

 

The Definition of the Derivative ................................................................................................................ 5

 

Interpretations of the Derivative ...............................................................................................................11

 

Differentiation Formulas ...........................................................................................................................20

 

Product and Quotient Rule ........................................................................................................................28

 

Derivatives of Trig Functions ...................................................................................................................34

 

Derivatives of Exponential and Logarithm Functions ...............................................................................45

 

Derivatives of Inverse Trig Functions .......................................................................................................50

 

Derivatives of Hyperbolic Functions ........................................................................................................56

 

Chain Rule ................................................................................................................................................58

 

Implicit Differentiation .............................................................................................................................68

 

Related Rates ............................................................................................................................................77

 

Higher Order Derivatives ..........................................................................................................................91

 

Logarithmic Differentiation ......................................................................................................................96

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Preface 

 
Here are my online notes for my Calculus I course that I teach here at Lamar University.  Despite 
the fact that these are my “class notes”, they should be accessible to anyone wanting to learn 
Calculus I or needing a refresher in some of the early topics in calculus.   
 
I’ve tried to make these notes as self contained as possible and so all the information needed to 
read through them is either from an Algebra or Trig class or contained in other sections of the 
notes. 
 
Here are a couple of warnings to my students who may be here to get a copy of what happened on 
a day that you missed.   
 

1.  Because I wanted to make this a fairly complete set of notes for anyone wanting to learn 

calculus I have included some material that I do not usually have time to cover in class 
and because this changes from semester to semester it is not noted here.  You will need to 
find one of your fellow class mates to see if there is something in these notes that wasn’t 
covered in class. 
 

2.  Because I want these notes to provide some more examples for you to read through, I 

don’t always work the same problems in class as those given in the notes.  Likewise, even 
if I do work some of the problems in here I may work fewer problems in class than are 
presented here. 
 

3.  Sometimes questions in class will lead down paths that are not covered here.  I try to 

anticipate as many of the questions as possible when writing these up, but the reality is 
that I can’t anticipate all the questions.  Sometimes a very good question gets asked in 
class that leads to insights that I’ve not included here.  You should always talk to 
someone who was in class on the day you missed and compare these notes to their notes 
and see what the differences are. 
 

4.  This is somewhat related to the previous three items, but is important enough to merit its 

own item.  THESE NOTES ARE NOT A SUBSTITUTE FOR ATTENDING CLASS!!  
Using these notes as a substitute for class is liable to get you in trouble. As already noted 
not everything in these notes is covered in class and often material or insights not in these 
notes is covered in class. 

© 2007 Paul Dawkins 

ii 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Derivatives 

 

 

Introduction 

In this chapter we will start looking at the next major topic in a calculus class.  We will be 
looking at derivatives in this chapter (as well as the next chapter).  This chapter is devoted almost 
exclusively to finding derivatives.  We will be looking at one application of them in this chapter.  
We will be leaving most of the applications of derivatives to the next chapter. 
 
Here is a listing of the topics covered in this chapter. 
 

The Definition of the Derivative

 – In this section we will be looking at the definition of the 

derivative.   
 

Interpretation of the Derivative

 – Here we will take a quick look at some interpretations of the 

derivative. 
 

Differentiation Formulas

 – Here we will start introducing some of the differentiation formulas 

used in a calculus course. 
 

Product and Quotient Rule

 – In this section we will look at differentiating products and 

quotients of functions. 
 

Derivatives of Trig Functions

 – We’ll give the derivatives of the trig functions in this section. 

 

Derivatives of Exponential and Logarithm Functions

 – In this section we will get the 

derivatives of the exponential and logarithm functions. 
 

Derivatives of Inverse Trig Functions

 – Here we will look at the derivatives of inverse trig 

functions. 
 

Derivatives of Hyperbolic Functions

 – Here we will look at the derivatives of hyperbolic 

functions. 
 

Chain Rule

 – The Chain Rule is one of the more important differentiation rules and will allow us 

to differentiate a wider variety of functions.  In this section we will take a look at it. 
 

Implicit Differentiation

 – In this section we will be looking at implicit differentiation.  Without 

this we won’t be able to work some of the applications of derivatives. 
 

© 2007 Paul Dawkins 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Related Rates

 – In this section we will look at the lone application to derivatives in this chapter.  

This topic is here rather than the next chapter because it will help to cement in our minds one of 
the more important concepts about derivatives and because it requires implicit differentiation. 
 

Higher Order Derivatives

 – Here we will introduce the idea of higher order derivatives.  

 

Logarithmic Differentiation

 – The topic of logarithmic differentiation is not always presented in 

a standard calculus course.  It is presented here for those who are interested in seeing how it is 
done and the types of functions on which it can be used. 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

The Definition of the Derivative 

In the first 

section

 of the last chapter we saw that the computation of the slope of a tangent line, 

the instantaneous rate of change of a function, and the instantaneous velocity of an object at 

x

a

=

 all required us to compute the following limit. 

 

( )

( )

lim

x

a

f x

f a

x a


 

 
We also saw that with a small change of notation this limit could also be written as, 

 

(

)

( )

0

lim

h

f a

h

f a

h

+

 

(1) 

 
This is such an important limit and it arises in so many places that we give it a name.  We call it a 
derivative.  Here is the official definition of the derivative. 
 
Definition 

The derivative of 

( )

f x

 with respect to x is the function 

( )

f

x

 and is defined as, 

 

( )

(

)

( )

0

lim

h

f x

h

f x

f

x

h

+

=

 

(2) 

 
Note that we replaced all the a’s in (1) with x’s to acknowledge the fact that the derivative is 

really a function as well.  We often “read” 

( )

f

x

 as “f prime of x”. 

 
Let’s compute a couple of derivatives using the definition. 
 

Example 1  

Find the derivative of the following function using the definition of the derivative. 

 

( )

2

2

16

35

f x

x

x

=

+

 

Solution 
So, all we really need to do is to plug this function into the definition of the derivative, (1), and do 
some algebra.  While, admittedly, the algebra will get somewhat unpleasant at times, but it’s just 
algebra so don’t get excited about the fact that we’re now computing derivatives. 
 
First plug the function into the definition of the derivative. 

 

( )

(

)

( )

(

)

(

)

(

)

0

2

2

0

lim

2

16

35

2

16

35

lim

h

h

f x

h

f x

f

x

h

x

h

x

h

x

x

h

+

=

+

+

+

+

=

 

 
Be careful and make sure that you properly deal with parenthesis when doing the subtracting.   
 

Now, we know from the previous chapter that we can’t just plug in 

0

h

=

 since this will give us a 

© 2007 Paul Dawkins 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

division by zero error.  So we are going to have to do some work.  In this case that means 
multiplying everything out and distributing the minus sign through on the second term.  Doing 
this gives, 

 

( )

2

2

2

0

2

0

2

4

2

16

16

35 2

16

35

lim

4

2

16

lim

h

h

x

xh

h

x

h

x

x

f

x

h

xh

h

h

h

+

+

+

+

=

+

=

 

 
Notice that every term in the numerator that didn’t have an h in it canceled out and we can now 
factor an h out of the numerator which will cancel against the h in the denominator.  After that we 
can compute the limit. 

 

( )

(

)

0

0

4

2

16

lim

lim 4

2

16

4

16

h

h

h

x

h

f

x

h

x

h

x

+

=

=

+

=

 

 
So, the derivative is, 

 

( )

4

16

f

x

x

=

−  

 

Example 2  

Find the derivative of the following function using the definition of the derivative. 

 

( )

1

t

g t

t

=

+

 

Solution 
This one is going to be a little messier as far as the algebra goes.  However, outside of that it will 
work in exactly the same manner as the previous examples.  First, we plug the function into the 
definition of the derivative, 

 

( )

(

) ( )

0

0

lim

1

lim

1

1

h

h

g t

h

g t

g t

h

t

h

t

h t

h

t

+

=

+

=

+ +

+

 

 
Note that we changed all the letters in the definition to match up with the given function.  Also 
note that we wrote the fraction a much more compact manner to help us with the work. 
 

As with the first problem we can’t just plug in 

0

h

=

.  So we will need to simplify things a little.  

In this case we will need to combine the two terms in the numerator into a single rational 
expression as follows. 

© 2007 Paul Dawkins 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

(

)(

) (

)

(

)(

)

(

)

(

)(

)

(

)(

)

0

2

2

0

0

1

1

1

lim

1

1

1

lim

1

1

1

lim

1

1

h

h

h

t

h t

t t

h

g t

h

t

h

t

t

t

th

h

t

th t

h

t

h

t

h

h

t

h

t

+

+ −

+ +

=

+ +

+

+ + + −

+ +

=

+ +

+

=

+ +

+

 

 
Before finishing this let’s note a couple of things.  First, we didn’t multiply out the denominator.  
Multiplying out the denominator will just overly complicate things so let’s keep it simple.  Next, 
as with the first example, after the simplification we only have terms with h’s in them left in the 
numerator and so we can now cancel an h out. 
 
So, upon canceling the h we can evaluate the limit and get the derivative.  

 

( )

(

)(

)

(

)(

)

(

)

0

2

1

lim

1

1

1

1

1

1

1

h

g t

t

h

t

t

t

t

=

+ +

+

=

+

+

=

+

 

 
The derivative is then, 

 

( )

(

)

2

1

1

g t

t

=

+

 

 

Example 3  

Find the derivative of the following function using the definition of the derivative. 

 

( )

5

8

R z

z

=

−  

Solution 
First plug into the definition of the derivative as we’ve done with the previous two examples. 

 

( )

(

)

( )

(

)

0

0

lim

5

8

5

8

lim

h

h

R z

h

R z

R z

h

z

h

z

h

+

=

+

− −

=

 

 
In this problem we’re going to have to rationalize the numerator.  You do remember 

rationalization

 from an Algebra class right?  In an Algebra class you probably only rationalized 

the denominator, but you can also rationalize numerators.   Remember that in rationalizing the 
numerator (in this case) we multiply both the numerator and denominator by the numerator 
except we change the sign between the two terms.  Here’s the rationalizing work for this problem, 

© 2007 Paul Dawkins 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

 

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

0

0

0

5

8

5

8

5

8

5

8

lim

5

8

5

8

5

5

8

5

8

lim

5

8

5

8

5

lim

5

8

5

8

h

h

h

z

h

z

z

h

z

R z

h

z

h

z

z

h

z

h

z

h

z

h

h

z

h

z

+

− −

+

− +

=

+

− +

+

− −

=

+

− +

=

+

− +

 

 
Again, after the simplification we have only h’s left in the numerator.  So, cancel the h and 
evaluate the limit. 

 

( )

(

)

0

5

lim

5

8

5

8

5

5

8

5

8

5

2 5

8

h

R z

z

h

z

z

z

z

=

+

− +

=

− +

=

 

 
And so we get a derivative of, 

 

( )

5

2 5

8

R z

z

=

 

 
Let’s work one more example.  This one will be a little different, but it’s got a point that needs to 
be made. 
 

Example 4  

Determine 

( )

0

 for 

( )

f x

x

=

 

 
Solution 
Since this problem is asking for the derivative at a specific point we’ll go ahead and use that in 
our work.  It will make our life easier and that’s always a good thing. 
 
So, plug into the definition and simplify. 

 

( )

(

)

( )

0

0

0

0

0

0

lim

0

0

lim

lim

h

h

h

f

h

f

f

h

h

h

h

h

+

=

+ −

=

=

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

We saw a situation like this back when we were looking at 

limits at infinity

.  As in that section 

we can’t just cancel the h’s.  We will have to look at the two one sided limits and recall that  

 

if 0

if 0

h

h

h

h

h

= 

<

 

 

 

( )

0

0

0

lim

lim

because 

0 in a left-hand limit.

lim

1

1

h

h

h

h

h

h

h

h

=

<

=

= −

 

 

0

0

0

lim

lim

because 

0 in a right-hand limit.

lim 1

1

h

h

h

h

h

h

h

h

+

+

+

=

>

=

=

 

 
The two one-sided limits are different and so 

 

0

lim

h

h

h

 

doesn’t exist.  However, this is the limit that gives us the derivative that we’re after. 
 
If the limit doesn’t exist then the derivative doesn’t exist either. 

 
In this example we have finally seen a function for which the derivative doesn’t exist at a point.  
This is a fact of life that we’ve got to be aware of.  Derivatives will not always exist.  Note as 
well that this doesn’t say anything about whether or not the derivative exists anywhere else.  In 
fact, the derivative of the absolute value function exists at every point except the one we just 

looked at, 

0

x

=

 
The preceding discussion leads to the following definition. 
 
Definition 

A function 

( )

f x

 is called differentiable at 

x

a

=

 if 

( )

f

a

 exists and 

( )

f x

 is called 

differentiable on an interval if the derivative exists for each point in that interval. 

 
The next theorem shows us a very nice relationship between functions that are continuous and 
those that are differentiable.  
 
Theorem 

If 

( )

f x

 is differentiable at 

x

a

=

 then 

( )

f x

 is continuous at 

x

a

=

 

© 2007 Paul Dawkins 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

See the 

Proof of Various Derivative Formulas

 section of the Extras chapter to see the proof of this 

theorem.   
 

Note that this theorem does not work in reverse.  Consider 

( )

f x

x

=

 and take a look at, 

 

 

( )

( )

0

0

lim

lim

0

0

x

x

f x

x

f

=

= =

 

So, 

( )

f x

x

=

 is continuous at 

0

x

=

 but we’ve just shown above in Example 4 that  

( )

f x

x

=

 is not differentiable at 

0

x

=

 

Alternate Notation 

 Next we need to discuss some alternate notation for the derivative.  The typical derivative 
notation is the “prime” notation.  However, there is another notation that is used on occasion so 
let’s cover that. 
 

Given a function 

( )

y

f x

=

 all of the following are equivalent and represent the derivative of 

( )

f x

 with respect to x

 

( )

( )

(

)

( )

df

dy

d

d

f

x

y

f x

y

dx

dx

dx

dx

=

=

=

=

=

 

 
Because we also need to evaluate derivatives on occasion we also need a notation for evaluating 
derivatives when using the fractional notation.  So if we want to evaluate the derivative at x=a all 
of the following are equivalent. 

 

( )

x a

x a

x a

df

dy

f

a

y

dx

dx

=

=

=

=

=

=

 

 
Note as well that on occasion we will drop the (x) part on the function to simplify the notation 
somewhat.  In these cases the following are equivalent. 

 

( )

f

x

f

=

 

 
As a final note in this section we’ll acknowledge that computing most derivatives directly from 
the definition is a fairly complex (and sometimes painful) process filled with opportunities to 
make mistakes.  In a couple of sections we’ll start developing formulas and/or properties that will 
help us to take the derivative of many of the common functions so we won’t need to resort to the 
definition of the derivative too often. 
 
This does not mean however that it isn’t important to know the definition of the derivative!  It is 
an important definition that we should always know and keep in the back of our minds.  It is just 
something that we’re not going to be working with all that much.  
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

10 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Interpretations of the Derivative 

Before moving on to the section where we learn how to compute derivatives by avoiding the 
limits we were evaluating in the previous section we need to take a quick look at some of the 
interpretations of the derivative.  All of these interpretations arise from recalling how our 
definition of the derivative came about.  The definition came about by noticing that all the 
problems that we worked in the first 

section

 in the chapter on limits required us to evaluate the 

same limit. 
 
Rate of Change 
The first interpretation of a derivative is rate of change.  This was not the first problem that we 
looked at in the limit chapter, but it is the most important interpretation of the derivative.  If 

( )

f x

 represents a quantity at any x then the derivative 

( )

f

a

 represents the instantaneous rate 

of change of 

( )

f x

 at 

x

a

=

 

Example 1  

Suppose that the amount of water in a holding tank at t minutes is given by 

( )

2

2

16

35

V t

t

t

=

+

.  Determine each of the following. 

(a) Is the volume of water in the tank increasing or decreasing at 

1

t

=

 minute?   

[

Solution

 

(b) Is the volume of water in the tank increasing or decreasing at 

5

t

=

 minutes?   

[

Solution

 

(c) Is the volume of water in the tank changing faster at 

1

t

=

 or 

5

t

=

 minutes?   

[

Solution

 

(d) Is the volume of water in the tank ever not changing?  If so, when?   

[

Solution

]

 

 
Solution 
In the solution to this example we will use both notations for the derivative just to get you 
familiar with the different notations. 
 
We are going to need the rate of change of the volume to answer these questions.  This means that 
we will need the derivative of this function since that will give us a formula for the rate of change 
at any time t.  Now, notice that the function giving the volume of water in the tank is the same 
function that we saw in Example 1 in the last 

section

 except the letters have changed.  The change 

in letters between the function in this example versus the function in the example from the last 
section won’t affect the work and so we can just use the answer from that example with an 
appropriate change in letters. 
 
The derivative is. 

 

( )

4

16

OR

4

16

dV

V t

t

t

dt

= −

= −

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

11 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Recall from our work in the first limits section that we determined that if the rate of change was 
positive then the quantity was increasing and if the rate of change was negative then the quantity 
was decreasing. 
 
We can now work the problem. 
 

(a) Is the volume of water in the tank increasing or decreasing at 

1

t

=

minute?    

In this case all that we need is the rate of change of the volume at 

1

t

=

or, 

 

( )

1

1

12

OR

12

t

dV

V

dt

=

= −

= −  

 

So, at 

1

t

=

 the rate of change is negative and so the volume must be decreasing at this time. 

[

Return to Problems

 

(b) Is the volume of water in the tank increasing or decreasing at 

5

t

=

 minutes? 

Again, we will need the rate of change at 

5

t

=

 

( )

5

5

4

OR

4

t

dV

V

dt

=

=

=  

 

In this case the rate of change is positive and so the volume must be increasing at 

5

t

=

. 

[

Return to Problems

 

(c) Is the volume of water in the tank changing faster at 

1

t

=

 or 

5

t

=

 minutes? 

To answer this question all that we look at is the size of the rate of change and we don’t worry 
about the sign of the rate of change.  All that we need to know here is that the larger the number 

the faster the rate of change.  So, in this case the volume is changing faster at 

1

t

=

 than at 

5

t

=

[

Return to Problems

 
(d)
 Is the volume of water in the tank ever not changing?  If so, when? 
The volume will not be changing if it has a rate of change of zero.  In order to have a rate of 
change of zero this means that the derivative must be zero.  So, to answer this question we will 
then need to solve 

 

( )

0

OR

0

dV

V t

dt

=

=

 

 
This is easy enough to do. 

 

4

16

0

4

t

t

=

=

 

 

So at 

4

t

=

 the volume isn’t changing.  Note that all this is saying is that for a brief instant the 

volume isn’t changing.  It doesn’t say that at this point the volume will quit changing 
permanently.  
 

© 2007 Paul Dawkins 

12 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

If we go back to our answers from parts (a) and (b) we can get an idea about what is going on.  At 

1

t

=

 the volume is decreasing and at 

5

t

=

 the volume is increasing.  So at some point in time 

the volume needs to switch from decreasing to increasing.  That time is 

4

t

=

 
This is the time in which the volume goes from decreasing to increasing and so for the briefest 
instant in time the volume will quit changing as it changes from decreasing to increasing. 

[

Return to Problems

]

 

 
Note that one of the more common mistakes that students make in these kinds of problems is to 
try and determine increasing/decreasing from the function values rather than the derivatives.  In 

this case if we took the function values at 

0

t

=

1

t

=

 and 

5

t

=

 we would get, 

 

( )

( )

( )

0

35

1

21

5

5

V

V

V

=

=

=  

 

Clearly as we go from 

0

t

=

 to 

1

t

=

 the volume has decreased.  This might lead us to decide that 

AT 

1

t

=

 the volume is decreasing.  However, we just can’t say that.  All we can say is that 

between 

0

t

=

 and 

1

t

=

 the volume has decreased at some point in time.  The only way to know 

what is happening right at 

1

t

=

 is to compute 

( )

1

 and look at its sign to determine 

increasing/decreasing.  In this case 

( )

1

 is negative and so the volume really is decreasing at 

1

t

=

 
Now, if we’d plugged into the function rather than the derivative we would have gotten the 

correct answer for 

1

t

=

 even though our reasoning would have been wrong.  It’s important to not 

let this give you the idea that this will always be the case.  It just happened to work out in the case 

of  

1

t

=

 

To see that this won’t always work let’s now look at 

5

t

=

.  If we plug 

1

t

=

 and 

5

t

=

 into the 

volume we can see that again as we go from 

1

t

=

 to 

5

t

=

 the volume has decreased.  Again, 

however all this says is that the volume HAS decreased somewhere between 

1

t

=

 and 

5

t

=

.  It 

does NOT say that the volume is decreasing at 

5

t

=

.  The only way to know what is going on 

right at 

5

t

=

 is to compute 

( )

5

 and in this case 

( )

5

 is positive and so the volume is 

actually increasing at 

5

t

=

 
So, be careful.  When asked to determine if a function is increasing or decreasing at a point make 
sure and look at the derivative.  It is the only sure way to get the correct answer.  We are not 
looking to determine is the function has increased/decreased by the time we reach a particular 
point.  We are looking to determine if the function is increasing/decreasing at that point in 
 

question. 

 
 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

13 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Slope of Tangent Line 

This is the next major interpretation of the derivative.  The slope of the tangent line to 

( )

f x

 at 

x

a

=

 is 

( )

f

a

. The tangent line then is given by, 

 

( )

( )(

)

y

f a

f

a

x a

=

+

 

 

Example 2  

Find the tangent line to the following function at 

3

z

=

 

( )

5

8

R z

z

=

−  

Solution 
We first need the derivative of the function and we found that in Example 3 in the last 

section

.  

The derivative is, 

 

( )

5

2 5

8

R z

z

=

 

 

Now all that we need is the function value and derivative (for the slope) at 

3

z

=

 

( )

( )

5

3

7

3

2 7

R

m

R

=

=

=

 

 
The tangent line is then, 

 

(

)

5

7

3

2 7

y

z

=

+

−  

 
Velocity 
Recall that this can be thought of as a special case of the rate of change interpretation.  If the 

position of an object is given by 

( )

f t

 after t units of time the velocity of the object at 

t

a

=

is 

given by 

( )

f

a

 

Example 3  

Suppose that the position of an object after t hours is given by, 

 

( )

1

t

g t

t

=

+

 

Answer both of the following about this object. 

(a) Is the object moving to the right or the left at 

10

t

=

 hours?   

[

Solution

]

 

(b) Does the object ever stop moving?   

[

Solution

]

 

 
Solution 
Once again we need the derivative and we found that in Example 2 in the last 

section

.  The 

derivative is, 

 

( )

(

)

2

1

1

g t

t

=

+

 

(a) Is the object moving to the right or the left at 

10

t

=

 hours? 

 To determine if the object is moving to the right (velocity is positive) or left (velocity is 

© 2007 Paul Dawkins 

14 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

negative) we need the derivative at 

10

t

=

 

( )

1

10

121

g

=

 

 

So the velocity at 

10

t

=

 is positive and so the object is moving to the right at 

10

t

=

[

Return to Problems

 
(b) Does the object ever stop moving? 
The object will stop moving if the velocity is ever zero.  However, note that the only way a 
rational expression will ever be zero is if the numerator is zero.  Since the numerator of the 
derivative (and hence the speed) is a constant it can’t be zero. 
 
Therefore, the object will never stop moving.  
 
In fact, we can say a little more here.  The object will always be moving to the right since the 
velocity is always positive. 

[

Return to Problems

]

 

 
We’ve seen three major interpretations of the derivative here.  You will need to remember these, 
especially the rate of change, as they will show up continually throughout this course. 
 
Before we leave this section let’s work one more example that encompasses some of the ideas 
discussed here and is just a nice example to work. 
 

Example 4  

Below is the sketch of a function 

( )

f x

.  Sketch the graph of the derivative of this 

function, 

( )

f

x

 

 
Solution 
At first glance this seems to an all but impossible task.  However, if you have some basic 
knowledge of the interpretations of the derivative you can get a sketch of the derivative.  It will 
not be a perfect sketch for the most part, but you should be able to get most of the basic features 

© 2007 Paul Dawkins 

15 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

of the derivative in the sketch. 
 
Let’s start off with the following sketch of the function with a couple of additions. 

 

 

Notice that at 

3

x

= −

1

x

= −

2

x

=

 and 

4

x

=

 the tangent line to the function is horizontal.  

This means that the slope of the tangent line must be zero.  Now, we know that the slope of the 
tangent line at a particular point is also the value of the derivative of the function at that point.  
Therefore, we now know that, 

 

( )

( )

( )

( )

3

0

1

0

2

0

4

0

f

f

f

f

− =

− =

=

=

 

 
This is a good starting point for us.  It gives us a few points on the graph of the derivative.  It also 
breaks the domain of the function up into regions where the function is increasing and decreasing.  
We know, from our discussions above, that if the function is increasing at a point then the 
derivative must be positive at that point.  Likewise, we know that if the function is decreasing at a 
point then the derivative must be negative at that point. 
 
We can now give the following information about the derivative. 
 

 

( )
( )
( )
( )
( )

3

0

3

1

0

1

2

0

2

4

0

4

0

x

f

x

x

f

x

x

f

x

x

f

x

x

f

x

< −

<

− < < −

>

− < <

<

< <

<

>

>

 

 

 
Remember that we are giving the signs of the derivatives here and these are solely a function of 
whether the function is increasing or decreasing.  The sign of the function itself is completely 
immaterial here and will not in any way effect the sign of the derivative. 
 
This may still seem like we don’t have enough information to get a sketch, but we can get a little 

© 2007 Paul Dawkins 

16 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

bit more information about the derivative from the graph of the function.  In the range 

3

x

< −

 we 

know that the derivative must be negative, however we can also see that the derivative needs to 

be increasing in this range.  It is negative here until we reach 

3

x

= −

 and at this point the 

derivative must be zero.  The only way for the derivative to be negative to the left of 

3

x

= −

 and 

zero at 

3

x

= −

 is for the derivative to increase as we increase x towards 

3

x

= −

 

Now, in the range 

3

1

x

− < < −

 we know that the derivative must be zero at the endpoints and 

positive in between the two endpoints.  Directly to the right of 

3

x

= −

 the derivative must also be 

increasing (because it starts at zero and then goes positive – therefore it must be increasing).  So, 
the derivative in this range must start out increasing and must eventually get back to zero at 

1

x

= −

.  So, at some point in this interval the derivative must start decreasing before it reaches 

1

x

= −

.  Now, we have to be careful here because this is just general behavior here at the two 

endpoints.  We won’t know where the derivative goes from increasing to decreasing and it may 

well change between increasing and decreasing several times before we reach 

1

x

= −

.  All we 

can really say is that immediately to the right of 

3

x

= −

 the derivative will be increasing and 

immediately to the left of 

1

x

= −

 the derivative will be decreasing. 

 

Next, for the ranges 

1

2

x

− < <

 and 

2

4

x

< <

 we know the derivative will be zero at the 

endpoints and negative in between.  Also, following the type of reasoning given above we can see 
in each of these ranges that the derivative will be decreasing just to the right of the left hand 
endpoint and increasing just to the left of the right hand endpoint. 
 

Finally, in the last region 

4

x

>

 we know that the derivative is zero at 

4

x

=

 and positive to the 

right of 

4

x

=

.  Once again, following the reasoning above, the derivative must also be increasing 

in this range. 
 
Putting all of this material together (and always taking the simplest choices for increasing and/or 
decreasing information) gives us the following sketch for the derivative. 
 

 

 
Note that this was done with the actual derivative and so is in fact accurate.  Any sketch you do 

© 2007 Paul Dawkins 

17 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

will probably not look quite the same.  The “humps” in each of the regions may be at different 
places and/or different heights for example.  Also, note that we left off the vertical scale because 
given the information that we’ve got at this point there was no real way to know this information. 
 
That doesn’t mean however that we can’t get some ideas of specific points on the derivative other 
than where we know the derivative to be zero.  To see this let’s check out the following graph of 
the function (not the derivative, but the function). 
 

 

 

At 

2

x

= −

 and 

3

x

=

 we’ve sketched in a couple of tangent lines.  We can use the basic rise/run 

slope concept to estimate the value of the derivative at these points.   
 

Let’s start at 

3

x

=

.  We’ve got two points on the line here.  We can see that each seem to be 

about one-quarter of the way off the grid line.  So, taking that into account and the fact that we go 
through one complete grid we can see that the slope of the tangent line, and hence the derivative, 
is approximately -1.5. 
 

At 

2

x

= −

 it looks like (with some heavy estimation) that the second point is about 6.5 grids 

above the first point and so the slope of the tangent line here, and hence the derivative, is 
approximately 6.5.   
 
Here is the sketch of the derivative with the vertical scale included and from this we can see that 
in fact our estimates are pretty close to reality. 
 

© 2007 Paul Dawkins 

18 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

 
Note that this idea of estimating values of derivatives can be a tricky process and does require a 
fair amount of (possible bad) approximations so while it can be used, you need to be careful with 
it. 

 
We’ll close out this section by noting that while we’re not going to include an example here we 
could also use the graph of the derivative to give us a sketch of the function itself.  In fact, in the 
next chapter where we discuss some applications of the derivative we will be looking using 
information the derivative gives us to sketch the graph of a function. 
 

© 2007 Paul Dawkins 

19 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Differentiation Formulas 

In the first section of this chapter we saw the 

definition of the derivative

 and we computed a 

couple of derivatives using the definition.  As we saw in those examples there was a fair amount 
of work involved in computing the limits and the functions that we worked with were not terribly 
complicated. 
 
For more complex functions using the definition of the derivative would be an almost impossible 
task.  Luckily for us we won’t have to use the definition terribly often.  We will have to use it on 
occasion, however we have a large collection of formulas and properties that we can use to 
simplify our life considerably and will allow us to avoid using the definition whenever possible. 
 
We will introduce most of these formulas over the course of the next several sections.  We will 
start in this section with some of the basic properties and formulas.  We will give the properties 
and formulas in this section in both “prime” notation and “fraction” notation. 
 
Properties 

1) 

( )

( )

(

)

( )

( )

f x

g x

f

x

g x

±

=

±

 

OR 

    

( )

( )

(

)

d

df

dg

f x

g x

dx

dx

dx

±

=

±

 

In other words, to differentiate a sum or difference all we need to do is differentiate the 
individual terms and then put them back together with the appropriate signs.  Note as well 
that this property is not limited to two functions. 
 
See the 

Proof of Various Derivative Formulas

 section of the Extras chapter to see the 

proof of this property.  It’s a very simple proof using the definition of the derivative. 
 

2) 

( )

(

)

( )

cf x

cf

x

=

 

OR 

   

( )

(

)

d

df

cf x

c

dx

dx

=

,    c is any number 

In other words, we can “factor” a multiplicative constant out of a derivative if we need to.  
See the 

Proof of Various Derivative Formulas

 section of the Extras chapter to see the 

proof of this property. 

 
Note that we have not included formulas for the derivative of products or quotients of two 
functions here.  The derivative of a product or quotient of two functions is not the product or 
quotient of the derivatives of the individual pieces.  We will take a look at these in the next 
section. 
 
Next, let’s take a quick look at a couple of basic “computation” formulas that will allow us to 
actually compute some derivatives. 
 
 
 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

20 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Formulas 

1)  If

( )

f x

c

=

 then 

( )

0

f

x

=

 

OR 

( )

0

d

c

dx

=

 

The derivative of a constant is zero.  See the 

Proof of Various Derivative Formulas

 

section of the Extras chapter to see the proof of this formula. 
 

2)  If

( )

n

f x

x

=

 then 

( )

1

n

f

x

nx

=

 

OR 

( )

1

n

n

d

x

nx

dx

=

n is any number. 

This formula is sometimes called the power rule.  All we are doing here is bringing the 
original exponent down in front and multiplying and then subtracting one from the 
original exponent. 
 
Note as well that in order to use this formula n must be a number, it can’t be a variable.  
Also note that the base, the x, must be a variable, it can’t be a number.  It will be tempting 
in some later sections to misuse the Power Rule when we run in some functions where 
the exponent isn’t a number and/or the base isn’t a variable. 
 
See the 

Proof of Various Derivative Formulas

 section of the Extras chapter to see the 

proof of this formula.  There are actually three different proofs in this section.  The first 
two restrict the formula to n being an integer because at this point that is all that we can 
do at this point.  The third proof is for the general rule, but does suppose that you’ve read 
most of this chapter. 

 
These are the only properties and formulas that we’ll give in this section.  Let’s compute some 
derivatives using these properties. 
 

Example 1  

Differentiate each of the following functions. 

(a) 

( )

100

12

15

3

5

46

f x

x

x

x

=

+

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

6

6

2

7

g t

t

t

=

+

   

[

Solution

]

 

(c) 

3

5

1

8

23

3

y

z

z

z

=

+ −

   

[

Solution

]

 

(d) 

( )

3

7

5

2

2

9

T x

x

x

x

=

+

   

[

Solution

]

 

(e) 

( )

2

h x

x

x

π

=

   

[

Solution

]

 

Solution 

(a) 

( )

100

12

15

3

5

46

f x

x

x

x

=

+

 

In this case we have the sum and difference of four terms and so we will differentiate each of the 
terms using the first property from above and then put them back together with the proper sign.  
Also, for each term with a multiplicative constant remember that all we need to do is “factor” the 
constant out (using the second property) and then do the derivative.  

© 2007 Paul Dawkins 

21 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

( )

( )

( )

99

11

0

99

11

15 100

3 12

5 1

0

1500

36

5

f

x

x

x

x

x

x

=

+

=

+

 

 
Notice that in the third term the exponent was a one and so upon subtracting 1 from the original 

exponent we get a new exponent of zero. Now recall that 

0

1

x

=

.  Don’t forget to do any basic 

arithmetic that needs to be done such as any multiplication and/or division in the coefficients. 

[

Return to Problems

 

(b) 

( )

6

6

2

7

g t

t

t

=

+

 

The point of this problem is to make sure that you deal with negative exponents correctly.  Here 
is the derivative. 

 

( ) ( )

( )

5

7

5

7

2 6

7

6

12

42

g t

t

t

t

t

=

+ −

=

 

 
Make sure that you correctly deal with the exponents in these cases, especially the negative 
exponents.  It is an easy mistake to “go the other way” when subtracting one off from a negative 

exponent and get 

5

6t

 instead of the correct 

7

6t

.  

[

Return to Problems

 

(c) 

3

5

1

8

23

3

y

z

z

z

=

+ −

 

Now in this function the second term is not correctly set up for us to use the power rule.  The 
power rule requires that the term be a variable to a power only and the term must be in the 
numerator.  So, prior to differentiating we first need to rewrite the second term into a form that 
we can deal with. 

 

3

5

1

8

23

3

y

z

z

z

=

+ −

 

Note that we left the 3 in the denominator and only moved the variable up to the numerator.  
Remember that the only thing that gets an exponent is the term that is immediately to the left of 
the exponent.  If we’d wanted the three to come up as well we’d have written, 

 

( )

5

1

3z

 

so be careful with this!  It’s a very common mistake to bring the 3 up into the numerator as well 
at this stage. 
 
Now that we’ve gotten the function rewritten into a proper form that allows us to use the Power 
Rule we can differentiate the function.  Here is the derivative for this part. 

 

2

6

5

24

1

3

y

z

z

′ =

+

+

 

[

Return to Problems

© 2007 Paul Dawkins 

22 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(d) 

( )

3

7

5

2

2

9

T x

x

x

x

=

+

 

All of the terms in this function have roots in them.  In order to use the power rule we need to 
first convert all the roots to fractional exponents.  Again, remember that the Power Rule requires 
us to have a variable to a number and that it must be in the numerator of the term.  Here is the 
function written in “proper” form. 

 

( )

( )

( )

1

1

7

2

3

1

2

5

7

1

3

2

2

5

7

2

1

3

5

2

2

9

2

9

9

2

T x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

=

+

=

+

=

+

 

 
In the last two terms we combined the exponents.  You should always do this with this kind of 
term.  In a later section we will learn of a technique that would allow us to differentiate this term 
without combining exponents, however it will take significantly more work to do.  Also don’t 
forget to move the term in the denominator of the third term up to the numerator.  We can now 
differentiate the function. 

 

( )

4

7

1

3

5

2

4

7

1

3

5

2

1

7

2

9

2

2

3

5

1

63

4

2

3

5

T

x

x

x

x

x

x

x

 

=

+

 

 

=

+

+

 

 
Make sure that you can deal with fractional exponents.  You will see a lot of them in this class. 

[

Return to Problems

 

(e) 

( )

2

h x

x

x

π

=

 

In all of the previous examples the exponents have been nice integers or fractions.  That is usually 
what we’ll see in this class.  However, the exponent only needs to be a number so don’t get 
excited about problems like this one.  They work exactly the same. 

 

( )

1

2 1

2

h x

x

x

π

π

=

 

 
The answer is a little messy and we won’t reduce the exponents down to decimals.  However, this 
problem is not terribly difficult it just looks that way initially. 

[

Return to Problems

]

 

 
There is a general rule about derivatives in this class that you will need to get into the habit of 
using.  When you see radicals you should always first convert the radical to a fractional exponent 
and then simplify exponents as much as possible.  Following this rule will save you a lot of grief 
in the future. 

© 2007 Paul Dawkins 

23 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
Back when we first put down the properties we noted that we hadn’t included a property for 
products and quotients.  That doesn’t mean that we can’t differentiate any product or quotient at 
this point.  There are some that we can do. 
 

Example 2  

Differentiate each of the following functions. 

(a) 

(

)

3

2

2

2

y

x

x

x

=

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

5

2

2

2

5

t

t

h t

t

+ −

=

   

[

Solution

]

 

Solution 

(a)  

(

)

3

2

2

2

y

x

x

x

=

 

In this function we can’t just differentiate the first term, differentiate the second term and then 
multiply the two back together.  That just won’t work.  We will discuss this in detail in the next 
section so if you’re not sure you believe that hold on for a bit and we’ll be looking at that soon as 
well as showing you an example of why it won’t work. 
 
It is still possible to do this derivative however.  All that we need to do is convert the radical to 
fractional exponents (as we should anyway) and then multiply this through the parenthesis. 

 

(

)

2

5

8

2

3

3

3

2

2

y

x

x

x

x

x

=

=

−  

 
Now we can differentiate the function. 

 

2

5

3

3

10

8

3

3

y

x

x

′ =

 

[

Return to Problems

 

(b) 

( )

5

2

2

2

5

t

t

h t

t

+ −

=

 

As with the first part we can’t just differentiate the numerator and the denominator and the put it 
back together as a fraction.  Again, if you’re not sure you believe this hold on until the next 
section and we’ll take a more detailed look at this. 
 
We can simplify this rational expression however as follows. 

 

( )

5

2

3

2

2

2

2

2

5

2

1 5

t

t

h t

t

t

t

t

t

=

+

=

+ −

 

This is a function that we can differentiate. 

 

( )

2

3

6

10

h t

t

t

=

+

 

[

Return to Problems

]

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

24 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

So, as we saw in this example there are a few products and quotients that we can differentiate.  If 
we can first do some simplification the functions will sometimes simplify into a form that can be 
differentiated using the properties and formulas in this section. 
 
Before moving on to the next section let’s work a couple of examples to remind us once again of 
some of the interpretations of the derivative. 
 

Example 3  

Is 

( )

3

3

300

2

4

f x

x

x

=

+

+

 increasing, decreasing or not changing at 

2

x

= −

Solution 
We know that the rate of change of a function is given by the functions derivative so all we need 
to do is it rewrite the function (to deal with the second term) and then take the derivative. 

 

( )

( )

3

3

2

4

2

4

900

2

300

4

6

900

6

f x

x

x

f

x

x

x

x

x

=

+

+

=

=

 

 
Note that we rewrote the last term in the derivative back as a fraction.  This is not something 
we’ve done to this point and is only being done here to help with the evaluation in the next step.  
It’s often easier to do the evaluation with positive exponents.   
 
So, upon evaluating the derivative we get  

 

( ) ( )

900

129

2

6 4

32.25

16

4

− =

= −

= −

 

 

So, at 

2

x

= −

 the derivative is negative and so the function is decreasing at 

2

x

= −

 

Example 4  

Find the equation of the tangent line to 

( )

4

8

f x

x

x

=

 at 

16

x

=

 
Solution 
We know that the equation of a tangent line is given by, 

 

( )

( )(

)

y

f a

f

a

x a

=

+

 

 
So, we will need the derivative of the function (don’t forget to get rid of the radical). 

 

( )

( )

1

1

2

2

1

2

4

4

8

4 4

4

f x

x

x

f

x

x

x

=

= −

= −

 

Again, notice that we eliminated the negative exponent in the derivative solely for the sake of the 
evaluation.  All we need to do then is evaluate the function and the derivative at the point in 

question, 

16

x

=

 

( )

( )

( )

4

16

64 8 4

32

4

3

4

f

f

x

=

=

= − =

 

The tangent line is then, 

 

(

)

32 3

16

3

16

y

x

x

=

+

=

−  

© 2007 Paul Dawkins 

25 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
 
 
 

Example 5  

The position of an object at any time t (in hours) is given by, 

 

( )

3

2

2

21

60

10

s t

t

t

t

=

+

−  

Determine when the object is moving to the right and when the object is moving to the left. 
 
Solution 
The only way that we’ll know for sure which direction the object is moving is to have the velocity 
in hand.  Recall that if the velocity is positive the object is moving off to the right and if the 
velocity is negative then the object is moving to the left. 
 
So, we need the derivative since the derivative is the velocity of the object.  The derivative is, 

 

( )

(

)

(

)(

)

2

2

6

42

60

6

7

10

6

2

5

s t

t

t

t

t

t

t

=

+

=

− +

=

 

The reason for factoring the derivative will be apparent shortly. 
 
Now, we need to determine where the derivative is positive and where the derivative is negative.  
There are several ways to do this.  The method that I tend to prefer is the following. 
 
Since polynomials are continuous we know from the 

Intermediate Value Theorem

 that if the 

polynomial ever changes sign then it must have first gone through zero.  So, if we knew where 
the derivative was zero we would know the only points where the derivative might change sign. 
 

We can see from the factored form of the derivative that the derivative will be zero at 

2

t

=

 and 

5

t

=

.  Let’s graph these points on a number line. 

 

 

 
Now, we can see that these two points divide the number line into three distinct regions.  In each 
of these regions we know that the derivative will be the same sign.  Recall the derivative can only 
change sign at the two points that are used to divide the number line up into the regions. 
 
Therefore, all that we need to do is to check the derivative at a test point in each region and the 
derivative in that region will have the same sign as the test point.  Here is the number line with 
the test points and results shown. 

© 2007 Paul Dawkins 

26 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

 
Here are the intervals in which the derivative is positive and negative. 

 

positive : 

2 & 5

negative : 

2

5

t

t

t

−∞ < <

< < ∞

< <

 

 
We included negative t’s here because we could even though they may not make much sense for 
this problem.  Once we know this we also can answer the question.  The object is moving to the 
right and left in the following intervals. 

 

moving to the right : 

2 & 5

moving to the left  : 

2

5

t

t

t

−∞ < <

< < ∞

< <

 

 
Make sure that you can do the kind of work that we just did in this example.  You will be asked 
numerous times over the course of the next two chapters to determine where functions are 
positive and/or negative.  If you need some review or want to practice these kinds of problems 
you should check out the 

Solving Inequalities

 section of my 

Algebra/Trig Review

 
 

© 2007 Paul Dawkins 

27 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Product and Quotient Rule 

In the previous section we noted that we had to be careful when differentiating products or 
quotients.  It’s now time to look at products and quotients and see why. 
 
First let’s take a look at why we have to be careful with products and quotients.  Suppose that we 

have the two functions 

( )

3

f x

x

=

 and 

( )

6

g x

x

=

.  Let’s start by computing the derivative of 

the product of these two functions.  This is easy enough to do directly. 

 

( )

( ) ( )

3

6

9

8

9

f g

x x

x

x

′ =

=

=

 

 
Remember that on occasion we will drop the (x) part on the functions to simplify notation 
somewhat.  We’ve done that in the work above. 
 
Now, let’s try the following. 

( ) ( )

( )( )

2

5

7

3

6

18

f

x g x

x

x

x

=

=

 

 
So, we can very quickly see that. 

 

( )

f g

f g

′ ′

 

In other words, the derivative of a product is not the product of the derivatives. 
 
Using the same functions we can do the same thing for quotients. 

 

( )

3

3

4

6

3

4

1

3

3

f

x

x

x

g

x

x

x

 

=

=

=

= −

= −

 

 

 

 

( )

( )

2

5

3

3

1

6

2

f

x

x

g x

x

x

=

=

 

So, again we can see that, 

f

f

g

g

 

 

 

 

 
To differentiate products and quotients we have the Product Rule and the Quotient Rule
 
Product Rule 
If the two functions f(x) and g(x) are differentiable (i.e. the derivative exist) then the product is 
differentiable and, 

 

( )

f g

f g

f g

=

+

 

 
The proof of the Product Rule is shown in the 

Proof of Various Derivative Formulas

 section of 

the Extras chapter. 

© 2007 Paul Dawkins 

28 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
Quotient Rule 
If the two functions  f(x) and g(x) are differentiable (i.e. the derivative exist) then the quotient is 
differentiable and, 

 

2

f

f g

f g

g

g

 

=

 

 

 

 
Note that the numerator of the quotient rule is very similar to the product rule so be careful to not 
mix the two up! 
 
The proof of the Quotient Rule is shown in the 

Proof of Various Derivative Formulas

 section of 

the Extras chapter. 
 
Let’s do a couple of examples of the product rule. 
 

Example 1  

Differentiate each of the following functions. 

(a) 

(

)

3

2

2

2

y

x

x

x

=

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

(

)

(

)

3

6

10 20

f x

x

x

x

=

   

[

Solution

]

 

 
Solution 
At this point there really aren’t a lot of reasons to use the product rule.  As we noted in the 
previous section all we would need to do for either of these is to just multiply out the product and 
then differentiate.   
 
With that said we will use the product rule on these so we can see an example or two.  As we add 
more functions to our repertoire and as the functions become more complicated the product rule 
will become more useful and in many cases required. 
 

(a) 

(

)

3

2

2

2

y

x

x

x

=

 

Note that we took the derivative of this function in the previous 

section

 and didn’t use the product 

rule at that point.  We should however get the same result here as we did then. 
 
Now let’s do the problem here.  There’s not really a lot to do here other than use the product rule.  
However, before doing that we should convert the radical to a fractional exponent as always. 

 

(

)

2

2

3

2

y

x

x

x

=

 

Now let’s take the derivative.  So we take the derivative of the first function times the second 
then add on to that the first function times the derivative of the second function. 

 

(

)

(

)

1

2

2

3

3

2

2

2 2

3

y

x

x

x

x

x

′ =

+

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

29 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

This is NOT what we got in the previous section for this derivative.  However, with some 
simplification we can arrive at the same answer. 

 

2

5

2

5

2

5

3

3

3

3

3

3

4

2

10

8

2

2

3

3

3

3

y

x

x

x

x

x

x

′ =

+

=

 

 
This is what we got for an answer in the previous section so that is a good check of the product 
rule. 

[

Return to Problems

 

(b)  

( )

(

)

(

)

3

6

10 20

f x

x

x

x

=

 

This one is actually easier than the previous one.  Let’s just run it through the product rule. 

 

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

2

3

3

2

18

1 10 20

6

20

480

180

40

10

f

x

x

x

x

x

x

x

x

=

+

= −

+

+

 

 
Since it was easy to do we went ahead and simplified the results a little. 

[

Return to Problems

]

 

 
Let’s now work an example or two with the quotient rule.  In this case, unlike the product rule 
examples, a couple of these functions will require the quotient rule in order to get the derivative.  
The last two however, we can avoid the quotient rule if we’d like to as we’ll see. 
 

Example 2  

Differentiate each of the following functions. 

(a) 

( )

3

9

2

z

W z

z

+

=

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

2

4

2

x

h x

x

=

   

[

Solution

]

 

(c) 

( )

6

4

f x

x

=

   

[

Solution

]

 

(d) 

6

5

w

y

=

   

[

Solution

]

 

Solution 

 (a) 

( )

3

9

2

z

W z

z

+

=

 

There isn’t a lot to do here other than to use the quotient rule.  Here is the work for this function. 

 

( )

(

) (

)( )

(

)

(

)

2

2

3 2

3

9

1

2

15

2

z

z

W

z

z

z

− −

+

=

=

 

[

Return to Problems

 

© 2007 Paul Dawkins 

30 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(b) 

( )

2

4

2

x

h x

x

=

 

Again, not much to do here other than use the quotient rule.  Don’t forget to convert the square 
root into a fractional exponent. 

 

( )

( )

(

)

( )

(

)

(

)

(

)

1

1

2

1

2

2

2

2

2

3

1

3

2

2

2

2

2

3

1

2

2

2

2

4

2

4

2

2

2

4

8

2

6

4

2

x

x

x

x

h x

x

x

x

x

x

x

x

x

− −

=

=

=

 

[

Return to Problems

 

(c) 

( )

6

4

f x

x

=

 

It seems strange to have this one here rather than being the first part of this example given that it 
definitely appears to be easier than any of the previous two.  In fact, it is easier.  There is a point 
to doing it here rather than first.  In this case there are two ways to do compute this derivative.  
There is an easy way and a hard way and in this case the hard way is the quotient rule.  That’s the 
point of this example. 
 
Let’s do the quotient rule and see what we get. 

 

( )

( )

( ) ( )

( )

6

5

5

2

12

7

6

0

4 6

24

24

x

x

x

f

x

x

x

x

=

=

= −

 

 
Now, that was the “hard” way.  So, what was so hard about it?  Well actually it wasn’t that hard, 
there is just an easier way to do it that’s all.  However, having said that, a common mistake here 
is to do the derivative of the numerator (a constant) incorrectly.  For some reason many people 
will give the derivative of the numerator in these kinds of problems as a 1 instead of 0!  Also, 
there is some simplification that needs to be done in these kinds of problems if you do the 
quotient rule. 
 
The easy way is to do what we did in the previous section. 

 

( )

6

7

7

24

4

24

f

x

x

x

x

=

= −

= −

 

 
Either way will work, but I’d rather take the easier route if I had the choice. 

[

Return to Problems

 

© 2007 Paul Dawkins 

31 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(d) 

6

5

w

y

=

 

This problem also seems a little out of place.  However, it is here again to make a point.  Do not 
confuse this with a quotient rule problem.  While you can do the quotient rule on this function 
there is no reason to use the quotient rule on this.  Simply rewrite the function as 

 

6

1

5

y

w

=

 

and differentiate as always. 

5

6

5

y

w

′ =

 

[

Return to Problems

]

 

 
Finally, let’s not forget about our applications of derivatives. 
 

Example 3  

Suppose that the amount of air in a balloon at any time t is given by 

 

( )

3

6

4

1

t

V t

t

=

+

 

Determine if the balloon is being filled with air or being drained of air at 

8

t

=

 
Solution 
If the balloon is being filled with air then the volume is increasing and if it’s being drained of air 
then the volume will be decreasing.  In other words, we need to get the derivative so that we can 

determine the rate of change of the volume at 

8

t

=

. 

 
This will require the quotient rule. 

 

( )

(

)

( )

(

)

(

)

(

)

2

1

3

3

2

1

2

3

3

2

1

3

2

3

2

2

4

1

6

4

4

1

16

2

4

1

2

16

4

1

t

t

t

V t

t

t

t

t

t

t

t

+ −

=

+

+

=

+

+

=

+

 

 
Note that we simplified the numerator more than usual here.  This was only done to make the 
derivative easier to evaluate. 
 

The rate of change of the volume at 

8

t

=

 is then, 

© 2007 Paul Dawkins 

32 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

2

1

2

1

2

3

3

3

2

2

16 2

4

8

8

2

8

8

2

4

33

63

7

2178

242

V

+

=

=

=

=

=

= −

= −

 

 

So, the rate of change of the volume at 

8

t

=

 is negative and so the volume must be decreasing.  

Therefore air is being drained out of the balloon at 

8

t

=

 
As a final topic let’s note that the product rule can be extended to more than two functions, for 
instance. 

 

(

)

(

)

f g h

f g h

f g h

f g h

f g h w

f g h w

f g h w

f g h w

f g h w

=

+

+

=

+

+

+

 

 
With this section and the previous section we are now able to differentiate powers of x as well as 
sums, differences, products and quotients of these kinds of functions.  However, there are many 
more functions out there in the world that are not in this form.  The next few sections give many 
of these functions as well as give their derivatives. 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

33 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Derivatives of Trig Functions 

With this section we’re going to start looking at the derivatives of functions other than 
polynomials or roots of polynomials.  We’ll start this process off by taking a look at the 
derivatives of the six trig functions.  Two of the derivatives will be derived.  The remaining four 
are left to the reader and will follow similar proofs for the two given here. 
 
Before we actually get into the derivatives of the trig functions we need to give a couple of limits 
that will show up in the derivation of two of the derivatives. 
 
Fact 

 

0

0

sin

cos

1

lim

1

lim

0

θ

θ

θ

θ

θ

θ

=

=  

 
See the 

Proof of Trig Limits

 section of the Extras chapter to see the proof of these two limits. 

 
Before we start differentiating trig functions let’s work a quick set of limit problems that this fact 
now allows us to do. 
 

Example 1  

Evaluate each of the following limits. 

(a) 

0

sin

lim

6

θ

θ

θ

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

0

sin 6

lim

x

x

x

   

[

Solution

]

 

(c) 

( )

0

lim

sin 7

x

x

x

   

[

Solution

]

 

(d) 

( )

( )

0

sin 3

lim

sin 8

t

t

t

   

[

Solution

]

 

(e) 

(

)

4

sin

4

lim

4

x

x

x

   

[

Solution

]

 

(f) 

( )

0

cos 2

1

lim

z

z

z

   

[

Solution

]

 

Solution 

(a) 

0

sin

lim

6

θ

θ

θ

 

There really isn’t a whole lot to this limit.  In fact, it’s only here to contrast with the next example 
so you can see the difference in how these work.  In this case since there is only a 6 in the 
denominator we’ll just factor this out and then use the fact. 

 

( )

0

0

sin

1

sin

1

1

lim

lim

1

6

6

6

6

θ

θ

θ

θ

θ

θ

=

=

=

 

[

Return to Problems

 

© 2007 Paul Dawkins 

34 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(b) 

( )

0

sin 6

lim

x

x

x

 

Now, in this case we can’t factor the 6 out of the sine so we’re stuck with it there and we’ll need 
to figure out a way to deal with it.  To do this problem we need to notice that in the fact the 

argument of the sine is the same as the denominator (i.e. both 

θ

’s).  So we need to get both of the 

argument of the sine and the denominator to be the same.  We can do this by multiplying the 
numerator and the denominator by 6 as follows. 

 

( )

( )

( )

0

0

0

sin 6

6 sin 6

sin 6

lim

lim

6 lim

6

6

x

x

x

x

x

x

x

x

x

=

=

 

 
Note that we factored the 6 in the numerator out of the limit.  At this point, while it may not look 
like it, we can use the fact above to finish the limit.   
 
To see that we can use the fact on this limit let’s do a change of variables.  A change of variables 
is really just a renaming of portions of the problem to make something look more like something 
we know how to deal with.  They can’t always be done, but sometimes, such as this case, they 

can simplify the problem.  The change of variables here is to let 

6x

θ

=

 and then notice that as 

0

x

 we also have 

( )

6 0

0

θ

=

.  When doing a change of variables in a limit we need to 

change all the x’s into 

θ

’s and that includes the one in the limit. 

 
Doing the change of variables on this limit gives, 

 

( )

( )

( )

( )

0

0

0

sin 6

sin 6

lim

6 lim

let 6

6

sin

6 lim

6 1

6

x

x

x

x

x

x

x

θ

θ

θ

θ

=

=

=

=
=

 

 
And there we are.  Note that we didn’t really need to do a change of variables here.  All we really 
need to notice is that the argument of the sine is the same as the denominator and then we can use 
the fact.  A change of variables, in this case, is really only needed to make it clear that the fact 
does work. 

 [

Return to Problems

 

(c) 

( )

0

lim

sin 7

x

x

x

 

In this case we appear to have a small problem in that the function we’re taking the limit of here 
is upside down compared to that in the fact.  This is not the problem it appears to be once we 
notice that, 

© 2007 Paul Dawkins 

35 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

( )

1

sin 7

sin 7

x

x

x

x

=

 

and then all we need to do is recall a nice property of limits that allows us to do , 

 

( )

( )

( )

( )

0

0

0

0

0

1

lim

lim

sin 7

sin 7

lim1

sin 7

lim

1

sin 7

lim

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

=

=

=

 

 
With a little rewriting we can see that we do in fact end up needing to do a limit like the one we 
did in the previous part.  So, let’s do the limit here and this time we won’t bother with a change of 
variable to help us out.  All we need to do is multiply the numerator and denominator of the 
fraction in the denominator by 7 to get things set up to use the fact.  Here is the work for this 
limit. 

 

( )

( )

( )

( )( )

0

0

0

1

lim

7 sin 7

sin 7

lim

7

1

sin 7

7 lim

7

1

7 1

1

7

x

x

x

x

x

x

x

x

x

=

=

=

=

 

[

Return to Problems

 

(d) 

( )

( )

0

sin 3

lim

sin 8

t

t

t

 

This limit looks nothing like the limit in the fact, however it can be thought of as a combination 
of the previous two parts by doing a little rewriting.  First, we’ll split the fraction up as follows, 

 

( )

( )

( )

( )

0

0

sin 3

sin 3

1

lim

lim

sin 8

1

sin 8

t

t

t

t

t

t

=

 

 
Now, the fact wants a t in the denominator of the first and in the numerator of the second.  This is 

© 2007 Paul Dawkins 

36 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

easy enough to do if we multiply the whole thing by 

t

t

 (which is just one after all and so won’t 

change the problem) and then do a little rearranging as follows, 
 

 

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

0

0

0

0

0

sin 3

sin 3

1

lim

lim

sin 8

1

sin 8

sin 3

lim

sin 8

sin 3

lim

lim

sin 8

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t t

t

t

t

t

t

t

t

t

=

=

=





 

 
At this point we can see that this really is two limits that we’ve seen before.  Here is the work for 
each of these and notice on the second limit that we’re going to work it a little differently than we 
did in the previous part.  This time we’re going to notice that it doesn’t really matter whether the 
sine is in the numerator or the denominator as long as the argument of the sine is the same as 
what’s in the numerator the limit is still one. 
 
Here is the work for this limit. 

 

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

0

0

0

0

0

sin 3

3sin 3

8

lim

lim

lim

sin 8

3

8sin 8

sin 3

1

8

3lim

lim

3

8

sin 8

1

3

8

3

8

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

=





=





 

=

 

 

=

 

 [

Return to Problems

(e) 

(

)

4

sin

4

lim

4

x

x

x

 

This limit almost looks the same as that in the fact in the sense that the argument of the sine is the 
same as what is in the denominator.  However, notice that, in the limit, x is going to 4 and not 0 as 
the fact requires.  However, with a change of variables we can see that this limit is in fact set to 
use the fact above regardless. 
 

So, let 

x

θ

= − 4

 and then notice that as 

4

x

 we have 

0

θ

.  Therefore, after doing the 

change of variable the limit becomes, 

 

(

)

4

0

sin

4

sin

lim

lim

1

4

x

x

x

θ

θ

θ

=

=

 

[

Return to Problems

© 2007 Paul Dawkins 

37 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

(f)  

( )

0

cos 2

1

lim

z

z

z

 

The previous parts of this example all used the sine portion of the fact.  However, we could just 
have easily used the cosine portion so here is a quick example using the cosine portion to 
illustrate this.  We’ll not put in much explanation here as this really does work in the same 
manner as the sine portion. 
  

 

( )

( )

(

)

( )

( )

0

0

0

2 cos 2

1

cos 2

1

lim

lim

2

cos 2

1

2 lim

2

2 0

0

z

z

z

z

z

z

z

z

z

=

=

=

 

 
All that is required to use the fact is that the argument of the cosine is the same as the 
denominator. 

[

Return to Problems

]

 

 
Okay, now that we’ve gotten this set of limit examples out of the way let’s get back to the main 
point of this section, differentiating trig functions. 
 
We’ll start with finding the derivative of the sine function.  To do this we will need to use the 
definition of the derivative.  It’s been a while since we’ve had to use this, but sometimes there 
just isn’t anything we can do about it.  Here is the definition of the derivative for the sine 
function. 
 

 

( )

(

)

(

)

( )

0

sin

sin

sin

lim

h

x

h

x

d

x

dx

h

+

=

 

 

Since we can’t just  plug in 

0

h

=

to evaluate the limit we will need to use the following trig 

formula on the first sine in the numerator.   

 

(

)

( ) ( )

( ) ( )

sin

sin

cos

cos

sin

x

h

x

h

x

h

+

=

+

 

 
Doing this gives us, 

 

( )

(

)

( ) ( )

( ) ( )

( )

( )

( )

(

)

( ) ( )

( )

( )

( ) ( )

0

0

0

0

sin

cos

cos

sin

sin

sin

lim

sin

cos

1

cos

sin

lim

cos

1

sin

lim sin

lim cos

h

h

h

h

x

h

x

h

x

d

x

dx

h

x

h

x

h

h

h

h

x

x

h

h

+

=

− +

=

=

+

 

© 2007 Paul Dawkins 

38 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
As you can see upon using the trig formula we can combine the first and third term and then 
factor a sine out of that.  We can then break up the fraction into two pieces, both of which can be 
dealt with separately. 
 
Now, both of the limits here are limits as h approaches zero.  In the first limit we have a sin(x) 
and in the second limit we have a cos(x).  Both of these are only functions of x only and as h 
moves in towards zero this has no affect on the value of x.  Therefore, as far as the limits are 
concerned, these two functions are constants and can be factored out of their respective limits.  
Doing this gives, 

 

( )

(

)

( )

( )

( )

( )

0

0

cos

1

sin

sin

sin

lim

cos

lim

h

h

h

h

d

x

x

x

dx

h

h

=

+

 

 
At this point all we need to do is use the limits in the fact above to finish out this problem. 

 

( )

(

)

( )( )

( )( )

( )

sin

sin

0

cos

1

cos

d

x

x

x

x

dx

=

+

=

 

 
Differentiating cosine is done in a similar fashion.  It will require a different trig formula, but 
other than that is an almost identical proof.  The details will be left to you.  When done with the 
proof you should get, 

 

( )

(

)

( )

cos

sin

d

x

x

dx

= −

 

 
With these two out of the way the remaining four are fairly simple to get.  All the remaining four 
trig functions can be defined in terms of sine and cosine and these definitions, along with 
appropriate derivative rules, can be used to get their derivatives. 
 
Let’s take a look at tangent.  Tangent is defined as, 

 

( )

( )

( )

sin

tan

cos

x

x

x

=

 

 
Now that we have the derivatives of sine and cosine all that we need to do is use the quotient rule 
on this.  Let’s do that. 
 

 

( )

(

)

( )

( )

( ) ( )

( )

( )

(

)

( )

(

)

( )

( )

( )

2

2

2

2

sin

tan

cos

cos

cos

sin

sin

cos

cos

sin

cos

x

d

d

x

dx

dx

x

x

x

x

x

x

x

x

x

=

=

+

=

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

39 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Now, recall that 

( )

( )

2

2

cos

sin

1

x

x

+

=

 and if we also recall the definition of secant in terms of 

cosine we arrive at, 

( )

(

)

( )

( )

( )

( )

( )

2

2

2

2

2

cos

sin

tan

cos

1

cos

sec

x

x

d

x

dx

x

x

x

+

=

=

=

 

 
The remaining three trig functions are also quotients involving sine and/or cosine and so can be 
differentiated in a similar manner.  We’ll leave the details to you.  Here are the derivatives of all 
six of the trig functions. 
 
Derivatives of the six trig functions 

( )

(

)

( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

( ) ( )

( )

(

)

( ) ( )

2

2

sin

cos

cos

sin

tan

sec

cot

csc

sec

sec

tan

csc

csc

cot

d

d

x

x

x

x

dx

dx

d

d

x

x

x

x

dx

dx

d

d

x

x

x

x

x

x

dx

dx

=

= −

=

= −

=

= −

 

 
At this point we should work some examples. 
 

Example 2  

Differentiate each of the following functions. 

(a) 

( )

( )

( )

3sec

10 cot

g x

x

x

=

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

( )

4

2

3

tan

h w

w

w

w

=

   

[

Solution

]

 

(c) 

( ) ( )

( )

5sin

cos

4 csc

y

x

x

x

=

+

   

[

Solution

]

 

(d) 

( )

( )

( )

sin

3 2 cos

t

P t

t

=

   

[

Solution

]

 

Solution 

(a) 

( )

( )

( )

3sec

10 cot

g x

x

x

=

 

There really isn’t a whole lot to this problem.  We’ll just differentiate each term using the 
formulas from above. 

 

( )

( ) ( )

( )

(

)

( ) ( )

( )

2

2

3sec

tan

10

csc

3sec

tan

10 csc

g x

x

x

x

x

x

x

=

=

+

 

[

Return to Problems

(b) 

( )

( )

4

2

3

tan

h w

w

w

w

=

 

In this part we will need to use the product rule on the second term and note that we really will 
need the product rule here.  There is no other way to do this derivative unlike what we saw when 

© 2007 Paul Dawkins 

40 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

we first looked at the product rule.  When we first looked at the product rule the only functions 
we knew how to differentiate were polynomials and in those cases all we really needed to do was 
multiply them out and we could take the derivative without the product rule.  We are now getting 
into the point where we will be forced to do the product rule at times regardless of whether or not 
we want to. 
 
We will also need to be careful with the minus sign in front of the second term and make sure that 
it gets dealt with properly.  There are two ways to deal with this.  One way it to make sure that 
you use a set of parenthesis as follows, 

 

( )

( )

( )

(

)

( )

( )

5

2

2

5

2

2

12

2 tan

sec

12

2 tan

sec

h w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

= −

+

= −

 

 
Because the second term is being subtracted off of the first term then the whole derivative of the 
second term must also be subtracted off of the derivative of the first term.  The parenthesis make 
this idea clear. 
 
A potentially easier way to do this is to think of the minus sign as part of the first function in the 

product.  Or, in other words the two functions in the product, using this idea, are 

2

w

 and 

( )

tan w

.  Doing this gives, 

 

( )

( )

( )

5

2

2

12

2 tan

sec

h w

w

w

w

w

w

= −

 

 
So, regardless of how you approach this problem you will get the same derivative. 

[

Return to Problems

 

(c) 

( ) ( )

( )

5sin

cos

4 csc

y

x

x

x

=

+

 

As with the previous part we’ll need to use the product rule on the first term.  We will also think 
of the 5 as part of the first function in the product to make sure we deal with it correctly.  
Alternatively, you could make use of a set of parenthesis to make sure the 5 gets dealt with 
properly.  Either way will work, but we’ll stick with thinking of the 5 as part of the first term in 
the product.  Here’s the derivative of this function. 

 

( ) ( )

( )

( )

(

)

( ) ( )

( )

( )

( ) ( )

2

2

5 cos

cos

5sin

sin

4 csc

cot

5 cos

5sin

4 csc

cot

y

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

′ =

+

=

 

 [

Return to Problems

 

(d)  

( )

( )

( )

sin

3 2 cos

t

P t

t

=

 

In this part we’ll need to use the quotient rule to take the derivative. 

© 2007 Paul Dawkins 

41 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

( )

(

)

( )

( )

( )

( )

(

)

2

2

2

2

cos

3 2 cos

sin

2 sin

3 2 cos

3cos

2 cos

2 sin

3 2 cos

t

t

t

t

P t

t

t

t

t

t

=

=

 

Be careful with the signs when differentiating the denominator.  The negative sign we get from 
differentiating the cosine will cancel against the negative sign that is already there. 
 
This appears to be done, but there is actually a fair amount of simplification that can yet be done.  
To do this we need to factor out a “-2” from the last two terms in the numerator and the make use 

of the fact that 

( )

( )

2

2

cos

sin

1

θ

θ

+

=

 

( )

( )

( )

( )

(

)

( )

(

)

( )

( )

(

)

2

2

2

2

3cos

2 cos

sin

3 2 cos

3cos

2

3 2 cos

t

t

t

P t

t

t

t

+

=

=

 

[

Return to Problems

]

 

 
As a final problem here let’s not forget that we still have our standard interpretations to 
derivatives. 
 

Example 3  

Suppose that the amount of money in a bank account is given by  

 

( )

( )

( )

500 100 cos

150 sin

P t

t

t

=

+

 

where t is in years.  During the first 10 years in which the account is open when is the amount of 
money in the account increasing? 
 
Solution 
To determine when the amount of money is increasing we need to determine when the rate of 
change is positive.  Since we know that the rate of change is given by the derivative that is the 
first thing that we need to find. 
 

 

( )

( )

( )

100 sin

150 cos

P t

t

t

= −

 

 
Now, we need to determine where in the first 10 years this will be positive.  This is equivalent to 
asking where in the interval [0, 10] is the derivative positive.  Recall that both sine and cosine are 
continuous functions and so the derivative is also a continuous function.  The 

Intermediate Value 

Theorem

 then tells us that the derivative can only change sign if it first goes through zero.   

 
So, we need to solve the following equation. 

© 2007 Paul Dawkins 

42 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

( )
( )

( )

( )

( )

( )

100 sin

150 cos

0

100 sin

150 cos

sin

1.5

cos

tan

1.5

t

t

t

t

t

t

t

=
= −

= −

= −

 

 
The solution to this equation is, 

 

2.1588 2

,

0, 1, 2,

5.3004 2

,

0, 1, 2,

t

n

n

t

n

n

π
π

=

+

= ± ±

=

+

= ± ±


 

 
If you don’t recall how to solve trig equations go back and take a look at the sections on 

solving 

trig equations

 in the Review chapter. 

 
We are only interested in those solutions that fall in the range [0, 10].  Plugging in values of n 
into the solutions above we see that the values we need are, 

 

2.1588

2.1588 2

8.4420

5.3004

t

t

t

π

=

=

+

=

=

 

 
So, much like solving polynomial inequalities all that we need to do is sketch in a number line 
and add in these points.  These points will divide the number line into regions in which the 
derivative must always be the same sign.  All that we need to do then is choose a test point from 
each region to determine the sign of the derivative in that region. 
 
Here is the number line with all the information on it. 

 

 

So, it looks like the amount of money in the bank account will be increasing during the following 
intervals. 

 

2.1588

5.3004

8.4420

10

t

t

< <

< <

 

 

Note that we can’t say anything about what is happening after 

10

t

=

 since we haven’t done any 

work for t’s after that point. 

 
In this section we saw how to differentiate trig functions.  We also saw in the last example that 
our interpretations of the derivative are still valid so we can’t forget those. 

© 2007 Paul Dawkins 

43 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
Also, it is important that we be able to solve trig equations as this is something that will arise off 
and on in this course.  It is also important that we can do the kinds of number lines that we used 
in the last example to determine where a function is positive and where a function is negative.  
This is something that we will be doing on occasion in both this chapter and the next. 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

44 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Derivatives of Exponential and Logarithm Functions 

The next set of functions that we want to take a look at are exponential and logarithm functions.  
The most common exponential and logarithm functions in a calculus course are the natural 

exponential function, 

x

e

, and the natural logarithm function, 

( )

ln x

.  We will take a more 

general approach however and look at the general exponential and logarithm function. 
 
Exponential Functions 
We’ll start off by looking at the exponential function, 

( )

x

f x

a

=

 

 
We want to differentiate this.  The power rule that we looked at a couple of sections ago won’t 
work as that required the exponent to be a fixed number and the base to be a variable.  That is 
exactly the opposite from what we’ve got with this function.  So, we’re going to have to start with 
the definition of the derivative. 

 

( )

(

)

( )

(

)

0

0

0

0

lim

lim

lim

1

lim

h

x h

x

h

x

h

x

h

x

h

h

f x

h

f x

f

x

h

a

a

h

a a

a

h

a

a

h

+

+

=

=

=

=

 

 

Now, the 

x

a

is not affected by the limit since it doesn’t have any h’s in it and so is a constant as 

far as the limit is concerned.  We can therefore factor this out of the limit.  This gives, 

 

( )

0

1

lim

h

x

h

a

f

x

a

h

=

 

 
Now let’s notice that the limit we’ve got above is exactly the definition of the derivative  of 

( )

x

f x

a

=

 at 

0

x

=

i.e. 

( )

0

.  Therefore, the derivative becomes, 

 

( )

( )

0

x

f

x

f

a

=

 

 
So, we are kind of stuck.  We need to know the derivative in order to get the derivative!   
 
There is one value of a that we can deal with at this point.  Back in the 

Exponential Functions

 

section of the Review chapter we stated that 

2.71828182845905

=

e

  What we didn’t do 

however is actually define where e comes from.  There are in fact a variety of ways to define e.  
Here are three of them. 
 

© 2007 Paul Dawkins 

45 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Some Definitions of e

1. 

1

lim 1

n

n

n

→∞

=

+

e

 

2.  e is the unique positive number for which 

0

1

lim

1

h

h

h

=

e

 

3. 

0

1

!

n

n

=

=

e

 

 
The second one is the important one for us because that limit is exactly the limit that we’re 
working with above.  So, this definition leads to the following fact, 
 
Fact 1 

For the natural exponential function, 

( )

x

f x

e

 we have 

( )

0

1

0

lim

1

h

h

f

h

=

=

e

 
So, provided we are using the natural exponential function we get the following. 
 

 

( )

( )

x

x

f x

f

x

=

=

e

 

 
At this point we’re missing some knowledge that will allow us to easily get the derivative for a 
general function.  

Eventually

 we will be able to show that for a general exponential function we 

have, 
 

 

( )

( )

( )

ln

x

x

f x

a

f

x

a

a

=

=

 

 
Logarithm Functions 
Let’s now briefly get the derivatives for logarithms.  In this case we will need to start with the 
following fact about functions that are inverses of each other. 
 
Fact 2 
If f(x) and g(x) are inverses of each other then, 

 

( )

( )

(

)

1

g x

f

g x

=

 

 
So, how is this fact useful to us?  Well 

recall

 that the natural exponential function and the natural 

logarithm function are inverses of each other and we know what the derivative of the natural 
exponential function is! 
 

So, if we have 

( )

x

f x

e

 and 

( )

ln

g x

x

=

 then, 

© 2007 Paul Dawkins 

46 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

( )

(

)

( )

ln

1

1

1

1

x

g x

g x

x

f

g x

=

=

=

=

e

e

 

 
The last step just uses the fact that the two functions are inverses of each other. 
 
Putting this all together gives, 

 

( )

1

ln

0

d

x

x

dx

x

=

>

 

 

Note that we need to require that 

0

x

>

 since this is required for the logarithm and so must also 

be required for its derivative.  It can also be shown that, 

 

(

)

1

ln

0

d

x

x

dx

x

=

 

Using this all we need to avoid is 

0

x

=

 
In this case, unlike the exponential function case, we can actually find the derivative of the 
general logarithm function.  All that we need is the derivative of the natural logarithm, which we 
just found, and the 

change of base formula

.  Using the change of base formula we can write a 

general logarithm as, 

 

ln

log

ln

a

x

x

a

=

 

 
Differentiation is then fairly simple. 

 

(

)

( )

ln

log

ln

1

ln

ln

1

ln

a

d

d

x

x

dx

dx

a

d

x

a dx

x

a

=

=

=

 

 

We took advantage of the fact that a was a constant and so 

ln a

 is also a constant and can be 

factored out of the derivative.  Putting all this together gives, 
 

 

(

)

1

log

ln

a

d

x

dx

x

a

=

 

 
Here is a summary of the derivatives in this section. 

( )

( )

( )

(

)

ln

1

1

ln

log

ln

x

x

x

x

a

d

d

a

a

a

dx

dx

d

d

x

x

dx

x

dx

x

a

=

=

=

=

e

e

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

47 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Okay, now that we have the derivations of the formulas out of the way let’s compute a couple of 
derivatives. 
 

Example 1  

Differentiate each of the following functions. 

(a) 

( )

9

4

5 log

w

R w

w

=

 

(b) 

( )

3

3

10

ln

x

f x

x

x

=

+

e

 

(c) 

5

3

1

x

x

y

=

+

e

e

 

Solution 
(a) This will be the only example that doesn’t involve the natural exponential and natural 
logarithm functions. 

 

( )

5

4 ln 4

ln 9

w

R w

w

=

 

(b) Not much to this one.  Just remember to use the product rule on the second term. 

 

( )

2

3

2

2

1

3

30

ln

10

3

30

ln

10

x

x

f

x

x

x

x

x

x

x

x

 

=

+

+

 

 

=

+

+

e

e

 

 
(c)
 We’ll need to use the quotient rule on this one. 

 

(

) ( )( )

(

)

(

)

(

)

2

2

2

2

2

5

3

1

5

3

3

1

15

5

15

3

1

5

3

1

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

y

+ −

′ =

+

+

=

+

=

+

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

 

 
There’s really not a lot to differentiating natural logarithms and natural exponential functions at 
this point as long as you remember the formulas.  In later sections as we get more formulas under 
our belt they will become more complicated. 
 
Next, we need to do our obligatory application/interpretation problem so we don’t forget about 
them. 
 

Example 2  

Suppose that the position of an object is given by 

 

( )

t

s t

t

 

Does the object ever stop moving? 
 
Solution 
First we will need the derivative.  We need this to determine if the object ever stops moving since 

© 2007 Paul Dawkins 

48 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

at that point (provided there is one) the velocity will be zero and recall that the derivative of the 
position function is the velocity of the object. 
 
The derivative is, 

 

( )

(

)

1

t

t

t

s t

t

t

= +

= +

e

e

 

 
So, we need to determine if the derivative is ever zero.  To do this we will need to solve, 

 

(

)

1

0

t

t

+

=

e

 

 

Now, we know that exponential functions are never zero and so this will only be zero at 

1

t

= −

.  

So, if we are going to allow negative values of t then the object will stop moving once at 

1

t

= −

.  

If we aren’t going to allow negative values of t then the object will never stop moving. 

 
Before moving on to the next section we need to go back over a couple of derivatives to make 
sure that we don’t confuse the two.  The two derivatives are, 
 

 

( )
( )

1

Power Rule

ln

Derivative of an exponential function

n

n

x

x

d

x

nx

dx

d

a

a

a

dx

=

=

 

 
It is important to note that with the Power rule the exponent MUST be a constant and the base 
MUST be a variable while we need exactly the opposite for the derivative of an exponential 
function.  For an exponential function the exponent MUST be a variable and the base MUST be a 
constant. 
 
It is easy to get locked into one of these formulas and just use it for both of these.  We also 
haven’t even talked about what to do if both the exponent and the base involve variables.  We’ll 
see this situation in a later 

section

 
 

© 2007 Paul Dawkins 

49 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Derivatives of Inverse Trig Functions 

In this section we are going to look at the derivatives of the inverse trig functions.  In order to 
derive the derivatives of inverse trig functions we’ll need the formula from the last section 
relating the derivatives of inverse functions.  If f(x) and g(x) are inverse functions then, 

 

( )

( )

(

)

1

g x

f

g x

=

 

 

Recall as well that two functions are inverses if 

( )

(

)

f g x

x

=

 and 

( )

(

)

g f x

x

=

 
We’ll go through inverse sine, inverse cosine and inverse tangent in detail here and leave the 
other three to you to derive if you’d like to. 
 
Inverse Sine 
Let’s start with inverse sine.  Here is the definition of the inverse sine. 

 

1

sin

sin

for

2

2

y

x

y

x

y

π

π

=

=

− ≤ ≤

 

 
So, evaluating an inverse trig function is the same as asking what angle (i.e. y) did we plug into 
the sine function to get x.  The restrictions on y given above are there to make sure that we get a 
consistent answer out of the inverse sine.  We know that there are in fact an infinite number of 
angles that will work and we want a consistent value when we work with inverse sine.  Using the 
range of angles above gives all possible values of the sine function exactly once.  If you’re not 
sure of that sketch out a unit circle and you’ll see that that range of angles (the y’s) will cover all 
possible values of sine. 
 

Note as well that since 

( )

1 sin

1

y

− ≤

 we also have 

1

1

x

− ≤ ≤

.   

 
Let’s work a quick example. 
 

Example 1  

Evaluate 

1

1

sin

2

 

 

 

 

Solution 
So we are really asking what angle y solves the following equation. 

 

( )

1

sin

2

y

=  

and we are restricted to the values of y above. 
 

From a unit circle we can quickly see that 

6

y

π

=

 
We have the following relationship between the inverse sine function and the sine function. 

© 2007 Paul Dawkins 

50 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

(

)

(

)

1

1

sin sin

sin

sin

x

x

x

x

=

=

 

 
In other words they are inverses of each other.  This means that we can use the fact above to find 
the derivative of inverse sine.  Let’s start with, 

 

( )

( )

1

sin

sin

f x

x

g x

x

=

=

 

Then, 

 

( )

( )

(

)

(

)

1

1

1

cos sin

g x

f

g x

x

=

=

 

 
This is not a very useful formula.  Let’s see if we can get a better formula.  Let’s start by recalling 
the definition of the inverse sine function. 

 

( )

( )

1

sin

sin

y

x

x

y

=

=

 

 
Using the first part of this definition the denominator in the derivative becomes, 

 

(

)

( )

1

cos sin

cos

x

y

=

 

 
Now, recall that 

 

2

2

2

cos

sin

1

cos

1 sin

y

y

y

y

+

=

=

 

 
Using this, the denominator is now, 

 

(

)

( )

1

2

cos sin

cos

1 sin

x

y

y

=

=

 

 
Now, use the second part of the definition of the inverse sine function.  The denominator is then, 

 

(

)

1

2

2

cos sin

1 sin

1

x

y

x

=

=

 

 
Putting all of this together gives the following derivative. 

 

(

)

1

2

1

sin

1

d

x

dx

x

=

 

 
Inverse Cosine 
Now let’s take a look at the inverse cosine.  Here is the definition for the inverse cosine. 

 

1

cos

cos

for

0

y

x

y

x

y

π

=

=

≤ ≤  

 
As with the inverse since we’ve got a restriction on the angles, y, that we get out of the inverse 
cosine function. Again, if you’d like to verify this a quick sketch of a unit circle should convince 
you that this range will cover all possible values of cosine exactly once.  Also, we also have 

1

1

x

− ≤ ≤

 because 

( )

1 cos

1

y

− ≤

 

© 2007 Paul Dawkins 

51 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Example 2  

Evaluate 

1

2

cos

2

Solution 
As with the inverse sine we are really just asking the following. 

 

2

cos

2

y

= −

 

where y must meet the requirements given above.  From a unit circle we can see that we must 

have 

3

4

y

π

=

 

The inverse cosine and cosine functions are also inverses of each other and so we have, 

 

(

)

(

)

1

1

cos cos

cos

cos

x

x

x

x

=

=

 

 
To find the derivative we’ll do the same kind of work that we did with the inverse sine above.  If 
we start with 

 

( )

( )

1

cos

cos

f x

x

g x

x

=

=

 

then, 

 

( )

( )

(

)

(

)

1

1

1

sin cos

g x

f

g x

x

=

=

 

 
Simplifying the denominator here is almost identical to the work we did for the inverse sine and 
so isn’t shown here.  Upon simplifying we get the following derivative. 

 

(

)

1

2

1

cos

1

d

x

dx

x

= −

 

 
So, the derivative of the inverse cosine is nearly identical to the derivative of the inverse sine.  
The only difference is the negative sign. 
 
Inverse Tangent 
Here is the definition of the inverse tangent. 

 

1

tan

tan

for

2

2

y

x

y

x

y

π

π

=

=

− < <

 

 
Again, we have a restriction on y, but notice that we can’t let y be either of the two endpoints in 
the restriction above since tangent isn’t even defined at those two points.  To convince yourself 
that this range will cover all possible values of tangent do a quick 

sketch

 of the tangent function 

and we can see that in this range we do indeed cover all possible values of tangent.  Also, in this 
case there are no restrictions on x because tangent can take on all possible values. 
 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

52 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Example 3  

Evaluate 

1

tan 1

 

 
Solution 
Here we are asking, 

 

tan

1

y

=  

where y satisfies the restrictions given above.  From a unit circle we can see that 

4

y

π

=

 
Because there is no restriction on x we can ask for the limits of the inverse tangent function as x 
goes to plus or minus infinity.  To do this we’ll need the graph of the inverse tangent function.  
This is shown below. 

 

From this graph we can see that 

 

1

1

lim tan

lim tan

2

2

x

x

x

x

π

π

→∞

→−∞

=

= −

 

 
The tangent and inverse tangent functions are inverse functions so, 

 

(

)

(

)

1

1

tan tan

tan

tan

x

x

x

x

=

=

 

Therefore to find the derivative of the inverse tangent function we can start with 

 

( )

( )

1

tan

tan

f x

x

g x

x

=

=

 

We then have, 

 

( )

( )

(

)

(

)

2

1

1

1

sec

tan

g x

f

g x

x

=

=

 

 
Simplifying the denominator is similar to the inverse sine, but different enough to warrant 
showing the details.  We’ll start with the definition of the inverse tangent. 

 

1

tan

tan

y

x

y

x

=

=  

 
The denominator is then, 

 

(

)

2

1

2

sec

tan

sec

x

y

=

 

© 2007 Paul Dawkins 

53 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
Now, if we start with the fact that  

 

2

2

cos

sin

1

y

y

+

=  

and divide every term by cos

2

 y we will get, 

 

2

2

1 tan

sec

y

y

+

=

 

 
The denominator is then, 

 

(

)

2

1

2

2

sec

tan

sec

1 tan

x

y

y

=

= +

 

 
Finally using the second portion of the definition of the inverse tangent function gives us, 

 

(

)

2

1

2

2

sec

tan

1 tan

1

x

y

x

= +

= +

 

 
The derivative of the inverse tangent is then, 

 

(

)

1

2

1

tan

1

d

x

dx

x

=

+

 

 
There are three more inverse trig functions but the three shown here the most common ones.  
Formulas for the remaining three could be derived by a similar process as we did those above.  
Here are the derivatives of all six inverse trig functions. 
 

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

sin

cos

1

1

1

1

tan

cot

1

1

1

1

sec

csc

1

1

d

d

x

x

dx

dx

x

x

d

d

x

x

dx

x

dx

x

d

d

x

x

dx

dx

x

x

x

x

=

= −

=

= −

+

+

=

= −

 

 
We should probably now do a couple of quick derivatives here before moving on to the next 
section. 
 

Example 4  

Differentiate the following functions. 

(a) 

( )

( )

( )

1

1

4 cos

10 tan

f t

t

t

=

 

(b) 

( )

1

sin

y

z

z

=

 

 
Solution
 
(a) Not much to do with this one other than differentiate each term. 

 

( )

2

2

4

10

1

1

f

t

t

t

= −

+

 

 
 

© 2007 Paul Dawkins 

54 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(b) Don’t forget to convert the radical to fractional exponents before using the product rule. 

 

( )

1

1

2

2

1

sin

2

1

z

y

z

z

z

′ =

+

 

 
Alternate Notation 
There is some alternate notation that is used on occasion to denote the inverse trig functions.  This 
notation is, 

 

1

1

1

1

1

1

sin

arcsin

cos

arccos

tan

arctan

cot

arccot 

sec

arcsec

csc

arccsc

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

=

=

=

=

=

=

 

 
 

© 2007 Paul Dawkins 

55 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Derivatives of Hyperbolic Functions 

The last set of functions that we’re going to be looking in this chapter at are the hyperbolic 

functions.  In many physical situations combinations of 

x

e

 and 

x

e

 arise fairly often.  Because of 

this these combinations are given names.  There are six hyperbolic functions and they are defined 
as follows. 
 

 

sinh

cosh

2

2

sinh

cosh

1

tanh

coth

cosh

sinh

tanh

1

1

sech

csch

cosh

sinh

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

+

=

=

=

=

=

=

=

e

e

e

e

 

 
Here are the graphs of the three main hyperbolic functions. 

             

 

 

 

 
We also have the following facts about the hyperbolic functions. 

 

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

2

2

2

2

sinh

sinh

cosh

cosh

cosh

sinh

1

1 tanh

sech

x

x

x

x

x

x

x

x

− = −

− =

=

=

 

 
You’ll note that these are similar, but not quite the same, to some of the more common trig 
identities so be careful to not confuse the identities here with those of the standard trig functions. 

© 2007 Paul Dawkins 

56 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
Because the hyperbolic functions are defined in terms of exponential functions finding their 
derivatives is fairly simple provided you’ve already read through the next section.  We haven’t 
however so we’ll need the following formula that can be easily proved after we’ve covered the 
next section. 

 

( )

x

x

d

dx

= −

e

 

 
With this formula we’ll do the derivative for hyperbolic sine and leave the rest to you as an 
exercise. 
 

 

(

)

(

)

sinh

cosh

2

2

2

x

x

x

x

x

x

d

d

x

x

dx

dx

− −

+

=

=

=

=

e

e

e

e

e

e

 

 
For the rest we can either use the definition of the hyperbolic function and/or the quotient rule.  
Here are all six derivatives. 
 

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

2

2

sinh

cosh

cosh

sinh

tanh

sech

coth

csch

sech

sech   tanh 

csch

csch   coth 

d

d

x

x

x

x

dx

dx

d

d

x

x

x

x

dx

dx

d

d

x

x

x

x

x

x

dx

dx

=

=

=

= −

= −

= −

 

 
Here are a couple of quick derivatives using hyperbolic functions. 
 

Example 1  

Differentiate each of the following functions. 

(a) 

( )

5

2

cosh

f x

x

x

=

 

(b) 

( )

sinh

1

t

h t

t

=

+

 

Solution 
(a) 

 

( )

4

5

10

cosh

2

sinh

f

x

x

x

x

x

=

+

 

(b) 

 

( ) (

)

(

)

2

1 cosh

sinh

1

t

t

t

h t

t

+

=

+

 

 
 

© 2007 Paul Dawkins 

57 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Chain Rule 

We’ve taken a lot of derivatives over the course of the last few sections.  However, if you look 
back they have all been functions similar to the following kinds of functions. 

 

( )

( )

( )

( )

( )

50

tan

ln

w

R z

z

f t

t

y

x

h w

g x

x

=

=

=

=

=

e

 

 
These are all fairly simple functions in that wherever the variable appears it is by itself.  What 
about functions like the following, 

 

( )

( )

( )

(

)

( )

(

)

( )

( )

(

)

4

2

50

3

3

2

3

9

4

4

5

8

2

cos

tan

3

tan 5

ln

w

w

R z

z

f t

t

t

y

x

x

h w

g x

x

x

+

=

=

+

=

+

=

=

+

e

 

 
None of our rules will work on these functions and yet some of these functions are closer to the 
derivatives that we’re liable to run into than the functions in the first set.   
 
Let’s take the first one for example.  Back in the 

section

 on the definition of the derivative we 

actually used the definition to compute this derivative.  In that section we found that, 

 

( )

5

2 5

8

R z

z

=

 

 
If we were to just use the power rule on this we would get, 

 

(

)

1

2

1

1

5

8

2

2 5

8

z

z

=

 

which is not the derivative that we computed using the definition.  It is close, but it’s not the 
same.  So, the power rule alone simply won’t work to get the derivative here. 
 
Let’s keep looking at this function and note that if we define, 

 

( )

( )

5

8

f z

z

g z

z

=

=

−  

then we can write the function as a composition. 

 

( ) (

)( )

( )

(

)

5

8

R z

f

g

z

f g z

z

=

=

=

 

and it turns out that it’s actually fairly simple to differentiate a function composition using the 
Chain Rule.  There are two forms of the chain rule.  Here they are. 
 
Chain Rule 
Suppose that we have two functions f(x) and g(x) and they are both differentiable. 

1.  If we define 

( ) (

)( )

F x

f

g

x

=

 then the derivative of F(x) is, 

 

( )

( )

(

)

( )

F x

f

g x

g x

=

 

2.  If we have 

( )

y

f u

=

 and 

( )

u

g x

=

 then the derivative of y is, 

 

dy

dy du

dx

du dx

=

 

© 2007 Paul Dawkins 

58 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
Each of these forms have their uses, however we will work mostly with the first form in this 
class.  To see the proof of the Chain Rule see the 

Proof of Various Derivative Formulas

 section of 

the Extras chapter. 
 
Now, let’s go back and use the Chain Rule on the function that we used when we opened this 
section. 
 

Example 1  

Use the Chain Rule to differentiate 

( )

5

8

R z

z

=

 
Solution
 
We’ve already identified the two functions that we needed for the composition, but let’s write 
them back down anyway and take their derivatives. 

 

( )

( )

( )

( )

5

8

1

5

2

f z

z

g z

z

f

z

g z

z

=

=

=

=

 

 
So, using the chain rule we get, 

 

( )

( )

(

)

( )

(

) ( )

(

) ( )

( )

1

2

5

8

1

5

8

5

2

1

5

2 5

8

5

2 5

8

R z

f

g z

g z

f

z

g z

z

z

z

=

=

=

=

=

 

 
And this is what we got using the definition of the derivative. 

 
In general we don’t really do all the composition stuff in using the Chain Rule.  That can get a 
little complicated and in fact obscures the fact that there is a quick and easy way of remembering 
the chain rule that doesn’t require us to think in terms of function composition.   
 
Let’s take the function from the previous example and rewrite it slightly. 

 

( ) (

)

1

2

outside 

inside function function

5

8

R z

z

=



 

 
This function has an “inside function” and an “outside function”.  The outside function is the 

square root or the exponent of 

1
2

 depending on how you want to think of it and the inside 

© 2007 Paul Dawkins 

59 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

function is the stuff that we’re taking the square root of or raising to the 

1
2

, again depending on 

how you want to look at it. 
 
The derivative is then, 

 

( )

(

)

( )

derivative of

outside function

1

2

inside function

derivative of

left alone

inside function

1

5

8

5

2

R z

z

=









 

 
In general this is how we think of the chain rule.  We identify the “inside function” and the 
“outside function”.  We then differentiate the outside function leaving the inside function alone 
and multiply all of this by the derivative of the inside function.  In its general form this is, 

 

( )

( )

(

)

( )

derivative of

times derivative

inside function

outside function

of inside function

left alone

F x

f

g x

g x

= 





 

 
We can always identify the “outside function” in the examples below by asking ourselves how we 
would evaluate the function.  For instance in the R(z) case if we were to ask ourselves what R(2) 
is we would first evaluate the stuff under the radical and then finally take the square root of this 
result.  The square root is the last operation that we perform in the evaluation and this is also the 
outside function.  The outside function will always be the last operation you would perform if you 
were going to evaluate the function. 
 
Let’s take a look at some examples of the Chain Rule. 
 

Example 2  

Differentiate each of the following. 

(a) 

( )

(

)

2

sin 3

f x

x

x

=

+

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

( )

(

)

50

3

2

cos

f t

t

t

=

+

   

[

Solution

]

 

(c) 

( )

4

2

3

9

w

w

h w

+

e

   

[

Solution

]

 

(d) 

( )

(

)

4

4

ln

g x

x

x

=

+

   

[

Solution

]

 

(e) 

(

)

sec 1 5

y

x

=

   

[

Solution

]

 

(f) 

( )

( )

( )

4

4

cos

cos

P t

t

t

=

+

   

[

Solution

]

 

Solution 

(a) 

( )

(

)

2

sin 3

f x

x

x

=

+

 

It looks like the outside function is the sine and the inside function is 3x

2

+x.  The derivative is 

then. 

 

( )

(

)

(

)

2

derivative of

times derivative

leave inside

outside function

of inside function

function alone

cos

3

6

1

f

x

x

x

x

=

+

+







 

 

© 2007 Paul Dawkins 

60 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Or with a little rewriting, 

 

( ) (

)

(

)

2

6

1 cos 3

f

x

x

x

x

=

+

+

 

[

Return to Problems

 

(b) 

( )

( )

(

)

50

3

2

cos

f t

t

t

=

+

 

In this case the outside function is the exponent of 50 and the inside function is all the stuff on the 
inside of the parenthesis.  The derivative is then. 

 

( )

( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

49

3

2

49

2

3

50 2

cos

6

sin

50 6

sin

2

cos

f

t

t

t

t

t

t

t

t

t

=

+

=

+

 

[

Return to Problems

 

(c) 

( )

4

2

3

9

w

w

h w

+

e

 

Identifying the outside function in the previous two was fairly simple since it really was the 
“outside” function in some sense.  In this case we need to be a little careful.  Recall that the 
outside function is the last operation that we would perform in an evaluation.  In this case if we 
were to evaluate this function the last operation would be the exponential.  Therefore the outside 
function is the exponential function and the inside function is its exponent. 
 
Here’s the derivative. 

 

( )

(

)

(

)

4

2

4

2

3

9

3

3

3

9

4

6

4

6

w

w

w

w

h w

w

w

w

w

+

+

=

=

e

e

 

 
Remember, we leave the inside function alone when we differentiate the outside function.  So, the 
derivative of the exponential function (with the inside left alone) is just the original function. 

[

Return to Problems

 

(d) 

( )

(

)

4

4

ln

g x

x

x

=

+

 

Here the outside function is the natural logarithm and the inside function is stuff on the inside of 
the logarithm. 

 

( )

(

)

5

3

5

3

4

4

4

4

1

4

4

4

4

x

x

g x

x

x

x

x

x

x

+

=

+

=

+

+

 

 
Again remember to leave the inside function along when differentiating the outside function.  So, 
upon differentiating the logarithm we end up not with 1/x but instead with 1/(inside function). 

[

Return to Problems

 

(e) 

(

)

sec 1 5

y

x

=

 

In this case the outside function is the secant and the inside is the 

1 5x

© 2007 Paul Dawkins 

61 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

(

) (

)( )

(

) (

)

sec 1 5

tan 1 5

5

5sec 1 5

tan 1 5

y

x

x

x

x

′ =

= −

 

 

In this case the derivative of the outside function is 

( ) ( )

sec

tan

x

x

.  However, since we leave the 

inside function alone we don’t get x’s in both.  Instead we get 

1 5x

 in both. 

[

Return to Problems

 

(f) 

( )

( )

( )

4

4

cos

cos

P t

t

t

=

+

 

There are two points to this problem.  First, there are two terms and each will require a different 
application of the chain rule.  That will often be the case so don’t expect just a single chain rule 
when doing these problems.  Second, we need to be very careful in choosing the outside and 
inside function for each term. 
 
Recall that the first term can actually be written as, 

 

( )

( )

(

)

4

4

cos

cos

t

t

=

 

 
So, in the first term the outside function is the exponent of 4 and the inside function is the cosine.  
In the second term it’s exactly the opposite.  In the second term the outside function is the cosine 

and the inside function is 

4

t

.  Here’s the derivative for this function. 

 

( )

( )

( )

(

)

( )( )

( )

( )

( )

3

4

3

3

3

4

4 cos

sin

sin

4

4 sin

cos

4 sin

P t

t

t

t

t

t

t

t

t

=

= −

 

[

Return to Problems

]

 

 
There are a couple of general formulas that we can get for some special cases of the chain rule.  
Let’s take a quick look at those. 
 

Example 3  

Differentiate each of the following. 

(a) 

( )

( )

n

f x

g x

= 

 

(b) 

( )

( )

g x

f x

e

 

(c) 

( )

( )

(

)

ln

f x

g x

=

 

 
Solution 
(a) The outside function is the exponent and the inside is g(x)

 

( )

( )

( )

1

n

f

x

n g x

g x

= 

 

 
(b) The outside function is the exponential function and the inside is g(x)

 

( )

( )

( )

g x

f

x

g x

=

e

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

62 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(c) The outside function is the logarithm and the inside is g(x)

 

( )

( ) ( )

( )

( )

1

g x

f

x

g x

g x

g x

=

=

 

 
The formulas in this example are really just special cases of the Chain Rule but may be useful to 
remember in order to quickly do some of these derivatives. 
 
Now, let’s also not forget the other rules that we’ve got for doing derivatives.  For the most part 
we’ll not be explicitly identifying the inside and outside functions for the remainder of the 
problems in this section.  We will be assuming that you can see our choices based on the previous 
examples and the work that we have shown. 
 

Example 4  

Differentiate each of the following. 

(a) 

( )

( )

3

1

2

tan

2

1 3

T x

x

x

=

   

[

Solution

]

 

(b) 

(

)

(

)

5

3

3

2

4

1 2

x

y

x

+

=

   

[

Solution

]

 

 
Solution
 

(a)  

( )

( )

3

1

2

tan

2

1 3

T x

x

x

=

 

This requires the product rule and each derivative in the product rule will require a chain rule 
application as well. 

 

( )

( )

( )

(

)

( )

(

)

(

)

(

)

( )

(

)

( )

1

2

2

1

2

3

3

2

1

2

3

2

2

1

3

2

1

1

2

1 3

tan

2

1 3

6

3

1

2

2 1 3

2

1 3

tan

2

1

2

T

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

 

=

+

 

 

+

=

+

 

 
In this part be careful with the inverse tangent.  We know that, 

(

)

1

2

1

tan

1

d

x

dx

x

=

+

 

 
When doing the chain rule with this we remember that we’ve got to leave the inside function 

alone.  That means that where we have the 

2

x

 in the derivative of 

1

tan

x

 we will need to have 

(

)

2

inside function

[

Return to Problems

 

© 2007 Paul Dawkins 

63 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(b) 

(

)

(

)

5

3

3

2

4

1 2

x

y

x

+

=

 

In this case we will be using the chain rule in concert with the quotient rule. 

 

(

) ( )(

) (

)

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

4

3

5

2

3

2

2

3

2

2

3

2

5

4

3

1 2

4

3 1 2

4

1 2

x

x

x

x

x

x

y

x

+

+

′ =

 

 
These tend to be a little messy.  Notice that when we go to simplify that we’ll be able to a fair 
amount of factoring in the numerator and this will often greatly simplify the derivative. 

 

(

) (

) ( )(

) (

)

( )(

)

(

)

(

)

(

) (

)

(

)

4

2

3

2

2

2

3

6

2

4

3

3

4

2

4

1 2

5 3

1 2

4 3

4

1 2

3

4

5

6

16

1 2

x

x

x

x

x

x

y

x

x x

x

x

x

+

+

′ =

+

+

=

 

 
After factoring we were able to cancel some of the terms in the numerator against the 
denominator.  So even though the initial chain rule was fairly messy the final answer is 
significantly simpler because of the factoring. 

[

Return to Problems

]

 

 
The point of this last example is to not forget the other derivative rules that we’ve got.  Most of 
the examples in this section won’t involve the product rule or the quotient rule to make the 
problems a little shorter.  However, in practice they will often be in the same problem. 
 
Now, let’s take a look at some more complicated examples. 
 

Example 5  

Differentiate each of the following. 

(a) 

( )

(

)

10

9

2

4

z

h z

z

=

e

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

(

)

3

2

2

3

4

f y

y

y

y

=

+

+

   

[

Solution

]

 

(c) 

( )

(

)

3

2

4

tan

3

ln 5

y

x

x

=

+

   

[

Solution

]

 

(d) 

( )

( )

(

)

3

1

sin

3sin 6

t

g t

t

=

+

e

   

[

Solution

]

 

Solution 
We’re going to be a little more careful in these problems than we were in the previous ones.  The 
reason will be quickly apparent. 
 

© 2007 Paul Dawkins 

64 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(a) 

( )

(

)

10

9

2

4

z

h z

z

=

e

 

In this case let’s first rewrite the function in a form that will be a little easier to deal with. 

 

( )

(

)

10

9

2 4

z

h z

z

=

e

 

Now, let’s start the derivative. 

 

( )

(

)

(

)

11

9

9

20 4

4

z

z

d

h z

z

z

dz

= −

+

+

e

e

 

 
Notice that we didn’t actually do the derivative of the inside function yet.  This is to allow us to 
notice that when we do differentiate the second term we will require the chain rule again.  Notice 
as well that we will only need the chain rule on the exponential and not the first term.  In many 
functions we will be using the chain rule more than once so don’t get excited about this when it 
happens.   
 
Let’s go ahead and finish this example out. 

 

( )

(

) (

)

11

9

9

20 4

4 9

z

z

h z

z

= −

+

e

e

 

 
Be careful with the second application of the chain rule.  Only the exponential gets multiplied by 
the “-9” since that’s the derivative of the inside function for that term only.  One of the more 
common mistakes in these kinds of problems is to multiply the whole thing by the “-9” and not 
just the second term. 

[

Return to Problems

 

(b) 

( )

(

)

3

2

2

3

4

f y

y

y

y

=

+

+

 

We’ll not put as many words into this example, but we’re still going to be careful with this 
derivative so make sure you can follow each of the steps here. 

 

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

1

3

3

2

2

2

1

3

2

2

2

2

1

3

2

2

2

2

1

2

3

4

2

3

4

2

1

2

3

4

2 3 3

4

3 8

2

1

2

3

4

2

9 24

3

4

2

d

f

y

y

y

y

y

y

y

dy

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

=

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

=

+

+

+ +

+

 

 
As with the first example the second term of the inside function required the chain rule to 
differentiate it.  Also note that again we need to be careful when multiplying by the derivative of 
the inside function when doing the chain rule on the second term. 

[

Return to Problems

 

© 2007 Paul Dawkins 

65 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

(c) 

( )

(

)

3

2

4

tan

3

ln 5

y

x

x

=

+

 

Let’s jump right into this one. 

 

( )

(

)

( )

( )

( )

(

)

( )

( )

( )

( )

(

)

1

3

2

2

4

2

4

3

2

3

3

2

2

4

2

3

4

2

3

2

2

2

4

3

sec

3

ln 5

3

ln 5

1

20

sec

3

ln 5

3

6

3

5

4

2

3

sec

3

ln 5

d

y

x

x

x

x

dx

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

′ =

+

+

=

+

+

=

+

+

 

 
In this example both of the terms in the inside function required a separate application of the 
chain rule. 

[

Return to Problems

 

(d) 

( )

( )

(

)

3

1

sin

3sin 6

t

g t

t

=

+

e

 

We’ll need to be a little careful with this one. 

 

( )

( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

( )

( )( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

( )

(

)

2

1

1

2

1

1

1

2

1

1

1

1

2

1

1

3sin

3sin 6

sin

3sin 6

3sin

3sin 6

cos

3sin 6

3sin 6

3sin

3sin 6

cos

3sin 6

1

3cos 6

6

3

18 cos 6

sin

3sin 6

cos

3sin 6

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

d

g t

t

t

dt

d

t

t

t

dt

t

t

t

t

t

t

=

+

+

=

+

+

+

=

+

+

− +

= −

+

+

+

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

 

 
This problem required a total of 4 chain rules to complete.  

[

Return to Problems

]

 

 
Sometimes these can get quite unpleasant and require many applications of the chain rule.  
Initially, in these cases it’s usually best to be careful as we did in this previous set of examples 
and write out a couple of extra steps rather than trying to do it all in one step in your head.  Once 
you get better at the chain rule you’ll find that you can do these fairly quickly in your head. 
 
Finally, before we move onto the next section there is one more issue that we need to address.  In 
the 

Derivatives of Exponential and Logarithm Functions

 section we claimed that, 

 

( )

( )

( )

ln

x

x

f x

a

f

x

a

a

=

=

 

 but at the time we didn’t have the knowledge to  do this.  We now do.  What we needed was the 
Chain Rule. 
 
First, notice that using a property of logarithms we can write a as, 

 

ln a

a

e

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

66 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

This may seem kind of silly, but it is needed to compute the derivative.  Now, using this we can 
write the function as, 

 

( )

( )

( )

(

)

ln

ln

ln

x

x

x

a

a x

x

a

f x

a

a

=

=

=

=
=

e

e

e

 

 
Okay, now that we’ve gotten that taken care of all we need to remember is that a is a constant and 

so 

ln a

 is also a constant.  Now, differentiating the final version of this function is a (hopefully) 

fairly simple Chain Rule problem. 

 

( )

( )

ln

ln

x

a

f

x

a

e

 

 

Now, all we need to do is rewrite the first term back as 

x

a

 to get, 

 

( )

( )

ln

x

f

x

a

a

=

 

 
So, not too bad if you can see the trick to rewrite a and with the Chain Rule. 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

67 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Implicit Differentiation 

To this point we’ve done quite a few derivatives, but they have all been derivatives of functions 

of the form 

( )

y

f x

=

.  Unfortunately not all the functions that we’re going to look at will fall 

into this form. 
 
Let’s take a look at an example of a function like this. 
 

Example 1  

Find 

y

 for 

1

xy

=

 
Solution 
There are actually two solution methods for this problem. 
 
Solution 1 : 
This is the simple way of doing the problem.  Just solve for y to get the function in the form that 
we’re used to dealing with and then differentiate. 

 

2

1

1

y

y

x

x

=

= −

 

 
So, that’s easy enough to do.  However, there are some functions for which this can’t be done.  
That’s where the second solution technique comes into play. 
 
Solution 2 : 
In this case we’re going to leave the function in the form that we were given and work with it in 
that form.  However, let’s recall from the first part of this solution that if we could solve for y 
then we will get y as a function of x.  In other words, if we could solve for y (as we could in this 

case, but won’t always be able to do) we get 

( )

y

y x

=

.  Let’s rewrite the equation to note this. 

 

( )

1

xy

x y x

=

=  

Be careful here and note that when we write 

( )

y x

 we don’t mean y times x.  What we are noting 

here is that y is some (probably unknown) function of x.  This is important to recall when doing 
this solution technique. 
 
The next step in this solution is to differentiate both sides with respect to x as follows, 

 

( )

(

)

( )

1

d

d

x y x

dx

dx

=

 

 
The right side is easy.  It’s just the derivative of a constant.  The left side is also easy, but we’ve 

got to recognize that we’ve actually got a product here, the x and the 

( )

y x

.  So to do the 

derivative of the left side we’ll need to do the product rule.  Doing this gives, 

 

( ) ( )

( )

(

)

1

0

d

y x

x

y x

dx

+

=  

© 2007 Paul Dawkins 

68 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
Now, recall that we have the following notational way of writing the derivative. 

 

( )

(

)

d

dy

y x

y

dx

dx

=

=

 

 
Using this we get the following, 

 

0

y

xy

+

=

 

 

Note that we dropped the 

( )

x

 on the y as it was only there to remind us that the y was a function 

of x and now that we’ve taken the derivative it’s no longer really needed.  We just wanted it in the 
equation to recognize the product rule when we took the derivative. 
 

So, let’s now recall just what were we after.  We were after the derivative, 

y

, and notice that 

there is now a 

y

 in the equation.  So, to get the derivative all that we need to do is solve the 

equation for 

y

 

y

y

x

′ = −  

 
There it is.  Using the second solution technique this is our answer.  This is not what we got from 
the first solution however.  Or at least it doesn’t look like the same derivative that we got from the 
first solution.  Recall however, that we really do know what y is in terms of x and if we plug that 
in we will get, 

2

1

1

x

y

x

x

′ = −

= −

 

which is what we got from the first solution.  Regardless of the solution technique used we should 
get the same derivative. 

 
The process that we used in the second solution to the previous example is called implicit 
differentiation
 and that is the subject of this section.  In the previous example we were able to 
just solve for y and avoid implicit differentiation.  However, in the remainder of the examples in 
this section we either won’t be able to solve for y or, as we’ll see in one of the examples below, 
the answer will not be in a form that we can deal with. 
 

In the second solution above we replaced the y with 

( )

y x

 and then did the derivative.  Recall 

that we did this to remind us that y is in fact a function of x.  We’ll be doing this quite a bit in 

these problems, although we rarely actually write 

( )

y x

.  So, before we actually work anymore 

implicit differentiation problems let’s do a quick set of “simple” derivatives that will hopefully 

help us with doing derivatives of functions that also contain a 

( )

y x

 
 

© 2007 Paul Dawkins 

69 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Example 2  

Differentiate each of the following. 

(a) 

(

)

5

3

5

7

1

x

x

+

,  

( )

5

f x

,  

( )

5

y x

   

[

Solution

]

 

(b) 

(

)

sin 3 6x

,   

( )

(

)

sin y x

   

[

Solution

]

 

(c) 

2

9

x

x

e

,  

( )

y x

e

   

[

Solution

]

 

 
Solution
 
These are written a little differently from what we’re used to seeing here.  This is because we 
want to match up these problems with what we’ll be doing in this section.  Also, each of these 
parts has several functions to differentiate starting with a specific function followed by a general 
function.  This again, is to help us with some specific parts of the implicit differentiation process 
that we’ll be doing.  
 

(a) 

(

)

5

3

5

7

1

x

x

+

,  

( )

5

f x

,  

( )

5

y x

 

With the first function here we’re being asked to do the following, 

 

(

)

(

) (

)

5

4

3

3

2

5

7

1

5 5

7

1

15

7

d

x

x

x

x

x

dx

+

=

+

 

and this is just the chain rule.  We differentiated the outside function (the exponent of 5) and then 
multiplied that by the derivative of the inside function (the stuff inside the parenthesis). 
 
For the second function we’re going to do basically the same thing.  We’re going to need to use 
the chain rule.  The outside function is still the exponent of 5 while the inside function this time is 

simply 

( )

f x

.  We don’t have a specific function here, but that doesn’t mean that we can’t at 

least write down the chain rule for this function.  Here is the derivative for this function, 

 

( )

( )

( )

5

4

5

d

f x

f x

f

x

dx

=

 

 

We don’t actually know what 

( )

f x

 is so when we do the derivative of the inside function all we 

can do is write down notation for the derivative, i.e. 

( )

f

x

.  

 
With the final function here we simply replaced the f  in the second function with a y since most 
of our work in this section will involve y’s instead of f’s.  Outside of that this function is identical 
to the second.  So, the derivative is, 

 

( )

( )

( )

5

4

5

d

y x

y x

y x

dx

=

 

[

Return to Problems

 

(b) 

(

)

sin 3 6x

,   

( )

(

)

sin y x

 

The first function to differentiate here is just a quick chain rule problem again so here is it’s 
derivative, 

© 2007 Paul Dawkins 

70 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

(

)

(

)

sin 3 6

6 cos 3 6

d

x

x

dx

= −

 

For the second function we didn’t bother this time with using 

( )

f x

 and just jumped straight to 

( )

y x

 for the general version.  This is still just a general version of what we did for the first 

function.  The outside function is still the sine and the inside is given by 

( )

y x

 and while we 

don’t have a formula for 

( )

y x

 and so we can’t actually take its derivative we do have a notation 

for its derivative.  Here is the derivative for this function, 

 

( )

(

)

( )

( )

(

)

sin

cos

d

y x

y x

y x

dx

=

 

[

Return to Problems

 

(c) 

2

9

x

x

e

,  

( )

y x

e

 

In this part we’ll just give the answers for each and leave out the explanation that we had in the 
first two parts. 

 

(

)

(

)

( )

( )

( )

( )

2

2

9

9

2

9

y x

y x

x

x

x

x

d

d

x

y x

dx

dx

=

=

e

e

e

e

 

 

[

Return to Problems

]

 

 
So, in this set of examples we were just doing some chain rule problems where the inside function 

was 

( )

y x

 instead of a specific function.  This kind of derivative shows up all the time in doing 

implicit differentiation so we need to make sure that we can do them.  Also note that we only did 
this for three kinds of functions but there are many more kinds of functions that we could have 
used here. 
 
So, it’s now time to do our first problem where implicit differentiation is required, unlike the first 
example where we could actually avoid implicit differentiation by solving for y
 

Example 3  

Find 

y

 for the following function. 

 

2

2

9

x

y

+

=  

Solution 
Now, this is just a circle and we can solve for y which would give, 

 

2

9

y

x

= ±

 

 
Prior to starting this problem we stated that we had to do implicit differentiation here because we 
couldn’t just solve for y and yet that’s what we just did.  So, why can’t we use “normal” 
differentiation here?  The problem is the “

±

”.  With this in the “solution” for y we see that y is in 

fact two different functions.  Which should we use?  Should we use both?  We only want a single 
function for the derivative and at best we have two functions here. 
 

© 2007 Paul Dawkins 

71 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

So, in this example we really are going to need to do implicit differentiation so we can avoid this.  
In this example we’ll do the same thing we did in the first example and remind ourselves that y is 

really a function of x and write y as 

( )

y x

.  Once we’ve done this all we need to do is 

differentiate each term with respect to x

 

( )

(

)

( )

2

2

9

d

d

x

y x

dx

dx

+

=

 

 
As with the first example the right side is easy.  The left side is also pretty easy since all we need 
to do is take the derivative of each term and note that the second term will be similar the part (a) 
of the second example.  All we need to do for the second term is use the chain rule. 
 
After taking the derivative we have, 

 

( )

( )

1

2

2

0

x

y x

y x

+

=

 

 

At this point we can drop the 

( )

x

 part as it was only in the problem to help with the 

differentiation process.  The final step is to simply solve the resulting equation for 

y

 

2

2

0

x

yy

x

y

y

+

=

′ = −

 

 
Unlike the first example we can’t just plug in for y since we wouldn’t know which of the two 
functions to use.  Most answers from implicit differentiation will involve both x and y so don’t get 
excited about that when it happens. 

 
As always, we can’t forget our interpretations of derivatives. 
 

Example 4  

Find the equation of the tangent line to  

 

2

2

9

x

y

+

=  

at the point 

(

)

2,

5

 
Solution 
First note that unlike all the other tangent line problems we’ve done in previous sections we need 
to be given both the x and the y values of the point.  Notice as well that this point does lie on the 
graph of the circle (you can check by plugging the points into the equation) and so it’s okay to 
talk about the tangent line at this point.  
 
Recall that to write down the tangent line we need is the slope of the tangent line and this is 
nothing more than the derivative evaluated at the given point.  We’ve got the derivative from the 
previous example so as we need to do is plug in the given point. 

© 2007 Paul Dawkins 

72 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

2,

5

2

5

x

y

m

y

=

=

=

= −

 

 
The tangent line is then. 

 

(

)

2

5

2

5

y

x

=

−  

 

Now, let’s work some more examples.  In the remaining examples we will no longer write 

( )

y x

 

for y.  This is just something that we were doing to remind ourselves that y is really a function of 

x to help with the derivatives. Seeing the 

( )

y x

 reminded us that we needed to do the chain rule 

on that portion of the problem.  From this point on we’ll leave the y’s written as y’s and in our 

head we’ll need to remember that they really are 

( )

y x

 and that we’ll need to do the chain rule. 

 
There is an easy way to remember how to do the chain rule in these problems.  The chain rule 
really tells us to differentiate the function as we usually would, except we need to add on a 
derivative of the inside function.  In implicit differentiation this means that every time we are 

differentiating a term with y in it the inside function is the y and we will need to add a 

y

 onto the 

term since that will be the derivative of the inside function. 
 
Let’s see a couple of examples. 
 

Example 5  

Find 

y

 for each of the following. 

(a) 

3

5

3

3

8

1

x y

x

y

+

=

+

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

( )

2

10

tan

sec

2

x

y

y

x

x

+

=

   

[

Solution

]

 

(c) 

( )

2

3

2

3

ln

x

y

x

xy

+

=

e

   

[

Solution

]

 

 
Solution
 

(a) 

3

5

3

3

8

1

x y

x

y

+

=

+

 

First differentiate both sides with respect to x and remember that each y is really 

( )

y x

 we just 

aren’t going to write it that way anymore.  This means that the first term on the left will be a 
product rule.   
 
We differentiated these kinds of functions involving y’s to a power with the chain rule in the 

Example 2

 above.  Also, recall the discussion prior to the start of this problem.  When doing this 

kind of chain rule problem all that we need to do is differentiate the y’s as normal and then add on 

y

, which is nothing more than the derivative of the “inside function”. 

 
Here is the differentiation of each side for this function. 

 

2

5

3

4

2

3

5

3

24

x y

x y y

y y

+

+ =

 

© 2007 Paul Dawkins 

73 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Now all that we need to do is solve for the derivative, 

y

.  This is just basic solving algebra that 

you are capable of doing.  The main problem is that it’s liable to be messier than what you’re 

used to doing.  All we need to do is get all the terms with 

y

 in them on one side and all the terms 

without 

y

 in them on the other.  Then factor 

y

 out of all the terms containing it and divide both 

sides by the “coefficient” of the 

y

.  Here is the solving work for this one, 

 

(

)

2

5

2

3

4

2

5

2

3

4

2

5

2

3

4

3

3

24

5

3

3

24

5

3

3

24

5

x y

y y

x y y

x y

y

x y

y

x y

y

y

x y

+ =

+ =

+

′ =

 

 
The algebra in these problems can be quite messy so be careful with that. 

[

Return to Problems

 

(b) 

( )

( )

2

10

tan

sec

2

x

y

y

x

x

+

=

 

We’ve got two product rules to deal with this time.  Here is the derivative of this function. 

 

( )

( )

( )

( ) ( )

2

2

9

10

2 tan

sec

10

sec

sec

tan

2

x

y

x

y y

y y

x

y

x

x

+

+

+

=  

 
Notice the derivative tacked onto the secant!  Again, this is just a chain rule problem similar to 
the second part of Example 2 above. 
 
Now, solve for the derivative. 

 

( )

( )

(

)

( ) ( )

( )

( ) ( )

( )

( )

( )

2

2

9

10

10

2

2

9

sec

10

sec

2

sec

tan

2 tan

2

sec

tan

2 tan

sec

10

sec

x

y

y

x

y

y

x

x

x

y

y

x

x

x

y

y

x

y

y

x

+

= −

′ =

+

 

[

Return to Problems

 

(c) 

( )

2

3

2

3

ln

x

y

x

xy

+

=

e

 

We’re going to need to be careful with this problem.  We’ve got a couple chain rules that we’re 
going to need to deal with here that are a little different from those that we’ve dealt with prior to 
this problem.   
 
In both the exponential and the logarithm we’ve got a “standard” chain rule in that there is 
something other than just an x or y inside the exponential and logarithm.  So, this means we’ll do 
the chain rule as usual here and then when we do the derivative of the inside function for each 
term we’ll have to deal with differentiating y’s. 
 
Here is the derivative of this equation. 

© 2007 Paul Dawkins 

74 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

(

)

3

2

2

3

3

3

2 3

2

x

y

y

xy y

y

x

xy

+

+

+

=

e

 

 

In both of the chain rules note that the

y

 didn’t get tacked on until we actually differentiated the 

y’s in that term.   
 
Now we need to solve for the derivative and this is liable to be somewhat messy.  In order to get 

the 

y

 on one side we’ll need to multiply the exponential through the parenthesis and break up 

the quotient. 

 

(

)

3

2

2

3

2

3

3

3

2

3

2

3

2

3

1

1

2

3

1

2

3

2

3

1

3

2

3

2

1

3

2

3

2

3

3

2

2

2

2

3

3

x

y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

y

y

xy y

y

x

xy

xy

y

y

x

x

y

y

y

x

x

x

x

y

y

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

=

− −

+

=

′ =

+

e

e

e

e

e

e

e

e

 

 
Note that to make the derivative at least look a little nicer we converted all the fractions to 
negative exponents. 

[

Return to Problems

]

 

 
Okay, we’ve seen one application of implicit differentiation in the tangent line example above.  
However, there is another application that we will be seeing in every problem in  the next section. 
 
In some cases we will have two (or more) functions all of which are functions of a third variable.  

So, we might have 

( )

x t

 and  

( )

y t

, for example and in these cases we will be differentiating 

with respect to t.  This is just implicit differentiation like we did in the previous examples, but 
there is a difference however.   
 

In the previous examples we have functions involving x’s and y’s and thinking of y as 

( )

y x

.  In 

these problems we differentiated with respect to x and so when faced with x’s in the function we 
differentiated as normal and when faced with y’s we differentiated as normal except we then 

added a 

y

 onto that term because we were really doing a chain rule. 

 

In the new example we want to look at we’re assuming that 

( )

x

x t

=

 and that 

( )

y

y t

=

 and 

differentiating with respect to t.  This means that every time we are faced with an x or a y we’ll be 
doing the chain rule.  This in turn means that when we differentiate an x we will need to add on 

an 

x

 and whenever we differentiate a y we will add on a 

y

 

© 2007 Paul Dawkins 

75 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

These new types of problems are really the same kind of problem we’ve been doing in this 
section.  They are just expanded out a little to include more than one function that will require a 
chain rule. 
 
Let’s take a look at an example of this kind of problem. 
 

Example 6  

Assume that 

( )

x

x t

=

 and 

( )

y

y t

=

 and differentiate the following equation with 

respect to t

 

( )

3

6

1

2

cos 5

x

x y

y

y

+

=

e

 

Solution 
So, just differentiate as normal and add on an appropriate derivative at each step.  Note as well 
that the first term will be a product rule since both x and y are functions of t
 

 

( )

2

6

3

5

1

3

6

5 sin 5

2

x

x x y

x y y

x

y

y

yy

+

+

=

e

 

 
There really isn’t all that much to this problem.  Since there are two derivatives in the problem we 
won’t be bothering to solve for one of them.  When we do this kind of problem in the next section 
the problem will imply which one we need to solve for. 

 
At this point there doesn’t seem be any real reason for doing this kind of problem, but as we’ll see 
in the next section every problem that we’ll be doing there will involve this kind of implicit 
differentiation. 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

76 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Related Rates 

In this section we are going to look at an application of implicit differentiation.  Most of the 
applications of derivatives are in the next chapter however there are a couple of reasons for 
placing it in this chapter as opposed to putting it into the next chapter with the other applications.  
The first reason is that it’s an application of implicit differentiation and so putting it right after 
that section means that we won’t have forgotten how to do implicit differentiation.  The other 
reason is simply that after doing all these derivatives we need to be reminded that there really are 
actual applications to derivatives.  Sometimes it is easy to forget there really is a reason that we’re 
spending all this time on derivatives. 
 
For these related rates problems it’s usually best to just jump right into some problems and see 
how they work. 
 

Example 1  

Air is being pumped into a spherical balloon at a rate of 5 cm

3

/min.  Determine the 

rate at which the radius of the balloon is increasing when the diameter of the balloon is 20 cm. 
 
Solution 
The first thing that we’ll need to do here is to identify what information that we’ve been given 
and what we want to find.  Before we do that let’s notice that both the volume of the balloon and 

the radius of the balloon will vary with time and so are really functions of time, i.e. 

( )

V t

 and 

( )

r t

 
We know that air is being pumped into the balloon at a rate of 5 cm

3

/min.  This is the rate at 

which the volume is increasing.  Recall that rates of change are nothing more than derivatives and 
so we know that, 

 

( )

5

V t

=  

 
We want to determine the rate at which the radius is changing.  Again, rates are derivatives and so 
it looks like we want to determine, 

 

( )

( )

?

when

10 cm

2

d

r t

r t

=

= =

 

Note that we needed to convert the diameter to a radius. 
 
Now that we’ve identified what we have been given and what we want to find we need to relate 
these two quantities to each other.  In this case we can relate the volume and the radius with the 
formula for the volume of a sphere. 

 

( )

( )

3

4

3

V t

r t

π

=

 

 
As in the previous section when we looked at implicit differentiation, we will typically not use 

the 

( )

t

 part of things in the formulas, but since this is the first time through one of these we will 

© 2007 Paul Dawkins 

77 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

do that to remind ourselves that they are really functions of t
 
Now we don’t really want a relationship between the volume and the radius.  What we really 
want is a relationship between their derivatives.  We can do this by differentiating both sides with 
respect to t.  In other words, we will need to do implicit differentiation on the above formula.  
Doing this gives, 

 

2

4

V

r r

π

=

 

 

Note that at this point we went ahead and dropped the 

( )

t

 from each of the terms.  Now all that 

we need to do is plug in what we know and solve for what we want to find. 

 

( )

2

1

5

4

10

 cm/min

80

r

r

π

π

=

=

 

 
We can get the units of the derivative by recalling that, 

 

dr

r

dt

′ =

 

The units of the derivative will be the units of the numerator (cm in the previous example) 
divided by the units of the denominator (min in the previous example). 
 
Let’s work some more examples. 
 

Example 2  

A 15 foot ladder is resting against the wall.  The bottom is initially 10 feet away 

from the wall and is being pushed towards the wall at a rate of 

1
4

 ft/sec.  How fast is the top of the 

ladder moving up the wall 12 seconds after we start pushing? 
 
Solution 
The first thing to do in this case is to sketch picture that shows us what is going on. 

 

We’ve defined the distance of the bottom of the ladder from the wall to be x and the distance of 
the top of the ladder from the floor to be y.  Note as well that these are changing with time and so 

we really should write 

( )

x t

 and 

( )

y t

.  However, as is often the case with related rates/implicit 

differentiation problems we don’t write the 

( )

t

 part just try to remember this in our heads as we 

proceed with the problem. 
 
Next we need to identify what we know and what we want to find.  We know that the rate at 
which the bottom of the ladder is moving towards the wall.  This is, 

© 2007 Paul Dawkins 

78 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

1

4

x

= −

 

Note as well that the rate is negative since the distance from the wall, x, is decreasing.  We always 
need to be careful with signs with these problems.   
 

We want to find the rate at which the top of the ladder is moving away from the floor.  This is 

y

.  

Note as well that this quantity should be positive since y will be increasing. 
 
As with the first example we first need a relationship between x and y.  We can get this using 
Pythagorean theorem. 

 

( )

2

2

2

15

225

x

y

+

=

=

 

 
All that we need to do at this point is to differentiate both sides with respect to t, remembering 
that x and y are really functions of t and so we’ll need to do implicit differentiation.  Doing this 
gives an equation that shows the relationship between the derivatives.  

 

2

2

0

xx

yy

+

=

 

(1) 

 
Next, let’s see which of the various parts of this equation that we know and what we need to find.  

We know 

x

 and are being asked to determine 

y

 so it’s okay that we don’t know that.  

However, we still need to determine x and y.   
 

Determining x and y is actually fairly simple.  We know that initially 

10

x

=

 and the end is being 

pushed in towards the wall at a rate of 

1
4

ft/sec and that we are interested in what has happened 

after 12 seconds.  We know that, 
 

 

( )

distance

rate time

1

12

3

4

=

×

 

=

=

 

 

 

 

So, the end of the ladder has been pushed in 3 feet and so after 12 seconds we must have 

7

x

=

.  

Note that we could have computed this in one step as follows, 

 

( )

1

10

12

7

4

x

=

=  

 
To find y (after 12 seconds) all that we need to do is reuse the Pythagorean Theorem with the 
values of x that we just found above. 

 

2

225

225 49

176

y

x

=

=

=

 

 

Now all that we need to do is plug into (1) and solve for 

y

© 2007 Paul Dawkins 

79 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

(

)

7

1

7

4

2 7

2

176

0

0.1319 ft/sec

4

176

4 176

y

y

+

=

=

=

=

 

Notice that we got the correct sign for 

y

.  If we’d gotten a negative then we’d have known that 

we had made a mistake and we could go back and look for it. 

 

Example 3  

Two people are 50 feet apart.  One of them starts walking north at a rate so that the 

angle shown in the diagram below is changing at a constant rate of 0.01 rad/min.  At what rate is 
distance between the two people changing when 

0.5

θ

=

 radians? 

 

Solution 
This example is not as tricky as it might at first appear.  Let’s call the distance between them at 
any point in time x as noted above.  We can then relate all the known quantities by one of two trig 
formulas. 

 

50

cos

sec

50

x

x

θ

θ

=

=

 

 

We want to find 

x

and we could find x if we wanted to at the point in question using cosine since 

we also know the angle at that point in time.  However, if we use the second formula we won’t 
need to know x as you’ll see.  So, let’s differentiate that formula. 

 

sec tan

50

x

θ

θ θ

′ =

 

 

As noted, there are no x’s in this formula.  We want to determine 

x

 and we know that 

0.5

θ

=

 

and 

0.01

θ

′ =

 (do you agree with it being positive?).  So, just plug in and solve. 

 

( )(

) ( ) ( )

50 0.01 sec 0.5 tan 0.5

0.311254 ft / min

x

x

=

=

 

 
So far we we’ve seen three related rates problems.  While each one was worked in a very 
different manner the process was essentially the same in each.  In each problem we identified 
what we were given and what we wanted to find.  We next wrote down a relationship between all 
the various quantities and used implicit differentiation to arrive at a relationship between the 
various derivatives in the problem.  Finally, we plugged into the equation to find the value we 
were after. 
 
So, in a general sense each problem was worked in pretty much the same manner.  The only real 
difference between them was coming up with the relationship between the known and unknown 

© 2007 Paul Dawkins 

80 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

quantities.  This is often the hardest part of the problem.  In many problems the best way to come 
up with the relationship is to sketch a diagram that shows the situation.  This often seems like a 
silly step, but can make all the difference in whether we can find the relationship or not.  
 
Let’s work another problem that uses some different ideas and shows some of the different kinds 
of things that can show up in related rates problems. 
 

Example 4  

A tank of water in the shape of a cone is leaking water at a constant rate of 

3

2 ft /hour

.  The base radius of the tank is 5 ft and the height of the tank is 14 ft.   

(a) At what rate is the depth of the water in the tank changing when the depth of the 

water is 6 ft?  
 

(b) At what rate is the radius of the top of the water in the tank changing when the depth 

of the water is 6 ft? 

 
Solution 
Okay, we should probably start off with a quick sketch (probably not to scale) of what is going on 
here. 

 

 
As we can see, the water in the tank actually forms a smaller cone with the same central angle as 
the tank itself.  The radius of the “water” cone at any time is given by r and the height of the 
“water” cone at any time is given by h.  The volume of water in the tank at any time t is given by, 

2

1

3

V

r h

π

=

 

and we’ve been given that 

2

= −

 
(a) At what rate is the depth of the water in the tank changing when the depth of the water 
is 6 ft? 
 

For this part we need to determine 

h

 when 

6

h

=

 and now we have a problem.  The only 

© 2007 Paul Dawkins 

81 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

formula that we’ve got that will relate the volume to the height also includes the radius and so if 
we were to differentiate this with respect to t we would get, 

 

2

2

1

3

3

V

rr h

r h

π

π

=

+

 

 

So, in this equation we know 

 and h and want to find 

h

, but we don’t know r and 

r

.  As 

we’ll see finding r isn’t too bad, but we just don’t have enough information, at this point, that will 

allow us to find 

r

 and 

h

 simultaneously.   

 
To fix this we’ll need to eliminate the r from the volume formula in some way.  This is actually 
easier than it might at first look.  If we go back to our sketch above and look at just the right half 
of the tank we see that we have two similar triangles and when we say similar we mean similar in 
the geometric sense.  Recall that two triangles are called similar if their angles are identical, 
which is the case here.  When we have two similar triangles then ratios of any two sides will be 
equal.  For our set this means that we have, 

5

5

14

14

r

r

h

h

=

=

 

 
If we take this and plug it into our volume formula we have, 

 

2

2

3

1

1

5

25

3

3

14

588

V

r h

h

h

h

π

π

π

=

=

=

 

 
This gives us a volume formula that only involved the volume and the height of the water.  Note 
however that this volume formula is only valid for our cone, so don’t be tempted to use it for 
other cones!  If we now differentiate this we have, 

 

2

25

196

V

h h

π

=

 

 

At this point all we need to do is plug in what we know and solve for 

h

 

( )

2

25

98

2

6

0.1386

196

225

h

h

π

π

− =

=

= −

 

 
So, it looks like the height is decreasing at a rate of 0.1386 ft/hr. 
 
(b) At what rate is the radius of the top of the water in the tank changing when the depth of 
the water is 6 ft? 
 

In this case we are asking for 

r

 and there is an easy way to do this part and a difficult (well, 

more difficult than the easy way anyway….) way to do it.  The “difficult” way is to redo the work 
in part (a) above only this time use, 

 

14

14

5

5

h

h

r

r

=

=

 

© 2007 Paul Dawkins 

82 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

to get the volume in terms of V and r and then proceed as before. 
 
That’s not terribly difficult, but it is more work that we need to so.  Recall from the first part that 
we have, 

 

5

5

14

14

r

h

r

h

=

=

 

 
So, as we can see if we take the relationship that relates r and h that we used in the first part and 

differentiate it we get a relationship between 

r

 and 

h

.  At this point all we need to do here is 

use the result from the first part to get, 

 

5

98

7

0.04951

14 225

45

r

π

π

′ =

= −

= −

 

 
Much easier that redoing all of the first part.  Note however, that we were only able to do this the 

“easier” way because it was asking for 

r

at exactly the same time that we asked for 

h

 in the 

first part.  If we hadn’t been using the same time then we would have had no choice but to do this 
the “difficult” way. 

 
In the second part of the previous problem we saw an important idea in dealing with related rates.  
In order to find the asked for rate all we need is an equation that relates the rate we’re looking for 
to a rate that we already know.  Sometimes there are multiple equations that we can use and 
sometimes one will be easier than another. 
 
Also, this problem showed us that we will often have an equation that contains more variables 
that we have information about and so, in these cases, we will need to eliminate one (or more) of 
the variables.  In this problem we eliminated the extra variable using the idea of similar triangles.  
This will not always be how we do this, but many of these problems do use similar triangles so 
make sure you can use that idea. 
 
Let’s work some more problems. 
 

Example 5  

A trough of water is 8 meters deep and its ends are in the shape of isosceles 

triangles whose width is 5 meters and height is 2 meters.  If water is being pumped in at a 

constant rate of 

3

6 m /sec

.  At what rate is the height of the water changing when the water has a 

height of 120 cm? 
 
Solution 
Note that an isosceles triangle is just a triangle in which two of the sides are the same length.  In 
our case sides of the tank have the same length.  
 
We definitely need a sketch of this situation to get us going here so here.  A sketch of the trough 
is shown below. 

© 2007 Paul Dawkins 

83 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Now, in this problem we know that 

3

6 m /sec

=

 and we want to determine 

h

 when 

1.2 m

h

=

.  Note that because 

 is in terms of meters we need to convert h into meters as well.  

So, we need an equation that will relate these two quantities and the volume of the tank will do it. 
 
The volume of this kind of tank is simple to compute.  The volume is the area of the end times the 
depth.  For our case the volume of the water in the tank is, 

 

(

)(

)

(

)

(

)

( )

1
2

1
2

Area of End

depth

base height

depth

8

4

V

hw

hw

=
=

×

=
=

 

 
As with the previous example we’ve got an extra quantity here, w, that is also changing with time 
and so we need to eliminate it from the problem.  To do this we’ll again make use of the idea of 
similar triangles.  If we look at the end of the tank we’ll see that we again have two similar 
triangles.  One for the tank itself and one formed by the water in the tank.  Again, remember that 
with similar triangles ratios of sides must be equal.  In our case we’ll use, 

5

5

2

2

w

h

w

h

=

=

 

 
Plugging this into the volume gives a formula for the volume (and only for this tank) that only 
involved the height of the water. 

 

2

5

4

4

10

2

V

hw

h

h

h

=

=

=

 

 
We can now differentiate this to get, 

 

20

V

hh

=

 

 

Finally, all we need to do is plug in and solve for 

h

© 2007 Paul Dawkins 

84 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

6

20 1.2

0.25 m/sec

h

h

=

=

 

 
So, the height of the water is rising at a rate of 0.25 m/sec. 

 

Example 6  

A light is on the top of a 12 ft tall pole and a 5ft 6in tall person is walking away 

from the pole at a rate of 2 ft/sec. 

(a) At what rate is the tip of the shadow moving away from the pole when the person is 

25 ft from the pole? 

(b) At what rate is the tip of the shadow moving away from the person when the person is 

25 ft from the pole? 

 
 
 
Solution 
We’ll definitely need a sketch of this situation to get us started here.  The tip of the shadow is 
defined by the rays of light just getting past the person and so we can form the following set of 
similar triangles. 

 

Here x is the distance of the tip of the shadow from the pole, 

p

x

 is the distance of the person 

from the pole and 

s

x

 is the length of the shadow.  Also note that we converted the persons height 

over to 5.5 feet since all the other measurements are in feet. 
 
(a) At what rate is the tip of the shadow moving away from the pole when the person is 25 ft 
from the pole? 
 

In this case we want to determine 

x

 when 

25

p

x

=

 given that 

2

p

x

=

.   

 
The equation we’ll need here is, 

 

p

s

x

x

x

=

+

 

but we’ll need to eliminate 

s

x

 from the equation in order to get an answer.  To do this we can 

again make use of the fact that the two triangles are similar to get, 

© 2007 Paul Dawkins 

85 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

11

2

5.5

5.5

11

Note : 

12

12

12

24

p

s

s

s

x

x

x

x

x

=

=

=

=

+

 

 

We’ll need to solve this for 

s

x

 

(

)

11

24

11

13

24

24

11

13

p

p

p

s

s

s

s

x

x

x

x

x

x

x

+

=

=

=

 

 
Our equation then becomes, 

 

11

24

13

13

p

p

p

x

x

x

x

=

+

=

 

 

Now all that we need to do is differentiate this, plug in and solve for 

x

 

( )

24

24

2

3.6923 ft/sec

13

13

p

x

x

x

=

=

=

 

 
The tip of the shadow is then moving away from the pole at a rate of 3.6923 ft/sec.  Notice as 

well that we never actually had to use the fact that 

25

p

x

=

 for this problem.  That will happen 

on rare occasions. 
 
(b) At what rate is the tip of the shadow moving away from the person when the person is 
25 ft from the pole? 
 
This part is actually quite simple if we have the answer from (a) in hand, which we do of course.  

In this case we know that 

s

x

 represents the length of the shadow, or the distance of the tip of the 

shadow from the person so it looks like we want to determine 

s

x

 when 

25

p

x

=

 

Again, we can use 

p

s

x

x

x

=

+

, however unlike the first part we now know that 

2

p

x

=

 and 

3.6923 ft/sec

x

=

 so in this case all we need to do is differentiate the equation and plug in for 

all the known quantities. 

 

3.6923

2

1.6923 ft/sec

p

s

s

s

x

x

x

x

x

=

+

= +

=

 

 
The tip of the shadow is then moving away from the person at a rate of 1.6923 ft/sec. 

 
 

© 2007 Paul Dawkins 

86 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Example 7  

A spot light is on the ground 20 ft away from a wall and a 6 ft tall person is walking 

towards the wall at a rate of 2.5 ft/sec.  How fast is the height of the shadow changing when the 
person is 8 feet from the wall?  Is the shadow increasing or decreasing in height at this time? 
 
Solution 
Let’s start off with a sketch of this situation and the sketch here will be similar to that of the 
previous problem.  The top of the shadow will be defined by the light rays going over the head of 
the person and so we again get yet another set of similar triangles. 

 

 

In this case we want to determine 

y

 when the person is 8 ft from wall or 

12 ft

x

=

.  Also, if the 

person is moving towards the wall at 2.5 ft/sec then the person must be moving away from the 

spotlight at 2.5 ft/sec and so we also know that 

2.5

x

=

 
In all the previous problems that used similar triangles we used the similar triangles to eliminate 
one of the variables from the equation we were working with.  In this case however, we can get 
the equation that relates x and y directly from the two similar triangles.  In this case the equation 
we’re going to work with is, 

20

120

6

y

y

x

x

=

=

 

 

Now all that we need to do is differentiate and plug values into solve to get 

y

 

( )

2

2

120

120

2.5

2.0833 ft/sec

12

y

x

y

x

= −

= −

= −

 

 
The height of the shadow is then decreasing at a rate of 2.0833 ft/sec.  

 
Okay, we’ve worked quite a few problems now that involved similar triangles in one form or 
another so make sure you can do these kinds of problems. 
 
It’s now time to do a problem that while similar to some of the problems we’ve done to this point 
is also sufficiently different that it can cause problems until you’ve seen how to do it. 
 

© 2007 Paul Dawkins 

87 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Example 8  

Two people on bikes are separated by 350 meters.  Person A starts riding north at a 

rate of 5 m/sec and 7 minutes later Person B starts riding south at 3 m/sec.  At what rate is the 
distance separating the two people changing 25 minutes after Person A  starts riding? 
 
Solution 
There is a lot to digest here with this problem.  Let’s start off with a sketch of the situation. 
 

 

 

Now we are after 

z

 and we know that 

5

x

=

 and 

3

y

=

.  We want to know 

z

 after Person A 

had been riding for 25 minutes and Person B has been riding for 

25 7

18

− =

minutes.  After 

converting these times to seconds (because our rates are all in m/sec) this means that at the time 
we’re interested in each of the bike riders has rode, 

 

(

)

(

)

5 25 60

7500 m

3 18 60

3240 m

x

y

=

×

=

=

×

=

 

 
Next, the Pythagorean theorem tells us that, 

 

(

)

2

2

2

350

z

x

y

=

+

+

 

(2) 

 
Therefore, 25 minutes after Person A starts riding the two bike riders are 

 

(

)

(

)

2

2

2

2

350

7500 3240

350

10745.7015 m

z

x

y

=

+

+

=

+

+

=

 

apart. 
 
To determine the rate at which the two riders are moving apart all we need to do then is 

differentiate (2) and plug in all the quantities that we know to find 

z

© 2007 Paul Dawkins 

88 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

(

)(

)

(

)

(

)(

)

2

2

2 10745.7015

2 7500 3240 5 3

7.9958 m/sec

zz

x

y

x

y

z

z

=

+

+

′ =

+

+

′ =

 

 
So, the two riders are moving apart at a rate of 7.9958 m/sec. 

 
Every problem that we’ve worked to this point has come down to needing a geometric formula 
and we should probably work a quick problem that is not geometric in nature. 
 

Example 9  

Suppose that we have two resistors connected in parallel with resistances 

1

R

  and 

2

R

 measured in ohms (

).  The total resistance, R, is then given by, 

 

1

2

1

1

1

R

R

R

=

+

 

 

Suppose that 

1

R

 is increasing at a rate of 0.4 

/min and 

2

R

 is decreasing at a rate of 

0.7

/min.  At what rate is R changing when 

1

80

R

=

 and 

2

105

R

=

 
Solution 
Okay, unlike the previous problems there really isn’t a whole lot to do here.  First, let’s note that 

we’re looking for 

R

 and that we know 

1

0.4

R

=

 and 

2

0.7

R

= −

.  Be careful with the signs 

here. 
 
Also, since we’ll eventually need it let’s determine R at the time we’re interested in. 

 

1

1

1

37

1680

45.4054

80

105

1680

37

R

R

=

+

=

=

=

 

 
 
Next we need to differentiate the equation given in the problem statement. 

 

( )

( )

( )

( )

1

2

2

2

2

1

2

2

1

2

2

2

1

2

1

1

1

1

1

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

= −

=

+

 

 
Finally, all we need to do is plug into this and do some quick computations. 

 

(

)

( )

(

)

2

2

2

1

1

45.4054

0.4

0.7

0.002045

80

105

R

′ =

+

= −

 

So, it looks like R is decreasing at a rate of 0.002045

/min. 

 

© 2007 Paul Dawkins 

89 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

We’ve seen quite a few related rates problems in this section that cover a wide variety of possible 
problems.  There are still many more different kinds of related rates problems out there in the 
world, but the ones that we’ve worked here should give you a pretty good idea on how to at least 
start most of the problems that you’re liable to run into. 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

90 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Higher Order Derivatives 

Let’s start this section with the following function. 

 

( )

3

2

5

3

10

5

f x

x

x

x

=

+

−  

 
By this point we should be able to differentiate this function without any problems.  Doing this 
we get, 

 

( )

2

15

6

10

f

x

x

x

=

+

 

 
Now, this is a function and so it can be differentiated.  Here is the notation that we’ll use for that, 
as well as the derivative. 

 

( )

( )

(

)

30

6

f

x

f

x

x

′′

=

=

−  

This is called the second derivative and 

( )

f

x

 is now called the first derivative

 
Again, this is a function so we can differentiate it again.  This will be called the third derivative.  
Here is that derivative as well as the notation for the third derivative. 

 

( )

( )

(

)

30

f

x

f

′′′

′′

=

=

 

 
Continuing, we can differentiate again.  This is called, oddly enough, the fourth derivative.  
We’re also going to be changing notation at this point.  We can keep adding on primes, but that 
will get cumbersome after awhile. 

 

( )

( )

(

)

(4)

0

f

x

f

′′′

=

=  

 
This process can continue but notice that we will get zero for all derivatives after this point.  This 
set of derivatives leads us to the following fact about the differentiation of polynomials. 
 
Fact 
If p(x) is a polynomial of degree n (i.e. the largest exponent in the polynomial) then, 

 

( )

( )

0

for 1

k

p

x

k

n

=

≥ +  

 
We will need to be careful with the “non-prime” notation for derivatives.  Consider each of the 
following. 

 

( )

( )

( )

( )

( )

2

2

2

f

x

f

x

f

x

f x

′′

=

= 

 

The presence of parenthesis in the exponent denotes differentiation while the absence of 
parenthesis denotes exponentiation.  
 
Collectively the second, third, fourth, etc. derivatives are called higher order derivatives
 

© 2007 Paul Dawkins 

91 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Let’s take a look at some examples of higher order derivatives. 
 

Example 1  

Find the first four derivatives for each of the following. 

(a) 

( )

1

2

2

3

8

t

R t

t

t

=

+

e

   

[

Solution

]

 

(b) 

cos

y

x

=

   

[

Solution

]

 

(c) 

( )

( )

( )

2

sin 3

ln 7

y

f y

y

y

=

+

+

e

   

[

Solution

]

 

Solution 

(a) 

( )

1

2

2

3

8

t

R t

t

t

=

+

e

 

There really isn’t a lot to do here other than do the derivatives. 

 

( )
( )
( )
( )

1

2

3

2

5

2

7

(4)

2

6

4

6 2

3

15

2

t

t

t

t

R t

t

t

R t

t

R

t

t

R

t

t

= +

+

′′

= −

+

′′′

=

+

= −

+

e

e

e

e

 

 
Notice that differentiating an exponential function is very simple.  It doesn’t change with each 
differentiation. 

[

Return to Problems

 
(b) 

cos

y

x

=

 

Again, let’s just do some derivatives. 

 

( )

4

cos

sin

cos

sin

cos

y

x

y

x

y

x

y

x

y

x

=

′ = −

′′ = −

′′′ =

=

 

 
Note that cosine (and sine) will repeat every four derivatives.  The other four trig functions will 
not exhibit this behavior.  You might want to take a few derivatives to convince yourself of this. 

[

Return to Problems

 

(c)  

( )

( )

( )

2

sin 3

ln 7

y

f y

y

y

=

+

+

e

 

In the previous two examples we saw some patterns in the differentiation of exponential 
functions, cosines and sines.  We need to be careful however since they only work if there is just 
t or an x in the argument.  This is the point of this example.  In this example we will need to use 
the chain rule on each derivative. 

© 2007 Paul Dawkins 

92 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

( )

2

2

1

2

2

2

3

4

2

4

1

3cos 3

2

3cos 3

2

9 sin 3

4

27 cos 3

8

2

81sin 3

16

6

y

y

y

y

y

f

y

y

y

y

y

f

y

y

y

f

y

y

y

f

y

y

y

=

+ =

+

′′

= −

+

′′′

= −

+

=

+

e

e

e

e

e

 

 
So, we can see with slightly more complicated arguments the patterns that we saw for exponential 
functions, sines and cosines no longer completely hold.  

[

Return to Problems

]

 

 
Let’s do a couple more examples to make a couple of points. 
 

Example 2  

Find the second derivative for each of the following functions. 

(a) 

( )

( )

sec 5

Q t

t

=

   

[

Solution

]

 

(b) 

( )

3

1 2w

g w

e

   

[

Solution

]

 

(c) 

( )

(

)

2

ln 1

f t

t

=

+

   

[

Solution

]

 

Solution 

(a) 

( )

( )

sec 5

Q t

t

=

 

Here’s the first derivative. 

 

( )

( ) ( )

5sec 5 tan 5

Q t

t

t

=

 

 
Notice that the second derivative will now require the product rule. 

 

( )

( ) ( ) ( )

( )

( )

( )

( )

( )

2

2

3

25sec 5 tan 5 tan 5

25sec 5 sec

5

25sec 5 tan

5

25sec 5

Q t

t

t

t

t

t

t

t

t

′′

=

+

=

+

 

 
Notice that each successive derivative will require a product and/or chain rule and that as noted 
above this will not end up returning back to just a secant after four (or another other number for 
that matter) derivatives as sine and cosine will. 

[

Return to Problems

(b) 

( )

3

1 2w

g w

e

 

Again, let’s start with the first derivative. 

 

( )

3

2

1 2

6

w

g w

w

= −

e

 

 
As with the first example we will need the product rule for the second derivative. 

 

( )

(

)

3

3

3

3

2

2

4

1 2

1 2

1 2

1 2

12

6

6

12

36

w

w

w

w

g

w

w

w

w

w

w

′′

= −

= −

+

e

e

e

e

 

[

Return to Problems

© 2007 Paul Dawkins 

93 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

(c) 

( )

(

)

2

ln 1

f t

t

=

+

 

Same thing here. 

 

( )

2

2

1

t

f

t

t

=

+

 

 
The second derivative this time will require the quotient rule. 

 

( )

(

)

( )( )

(

)

(

)

2

2

2

2

2

2

2 1

2

2

1

2 2

1

t

t

t

f

t

t

t

t

+

′′

=

+

=

+

 

[

Return to Problems

]

 

 
As we saw in this last set of examples we will often need to use the product or quotient rule for 
the higher order derivatives, even when the first derivative didn’t require these rules. 
 
Let’s work one more example that will illustrate how to use implicit differentiation to find higher 
order derivatives. 
 

Example 3  

Find 

y′′

 for 

 

2

4

10

x

y

+

=

 

Solution 
Okay, we know that in order to get the second derivative we need the first derivative and in order 
to get that we’ll need to do implicit differentiation.  Here is the work for that. 

 

3

3

2

4

0

2

x

y y

x

y

y

+

=

′ = −

 

Now, this is the first derivative.  We get the second derivative by differentiating this, which will 
require implicit differentiation again. 

 

(

)

( )

3

3

2

2

3

3

2

6

4

2

2

6

2

2

6

4

3

2

x

y

y

y

x

y y

y

y

xy y

y

y

xy

y

′′ = −

= −

= −

= −

 

© 2007 Paul Dawkins 

94 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
This is fine as far as it goes.  However, we would like there to be no derivatives in the answer.  
We don’t, generally, mind having x’s and/or y’s in the answer when doing implicit differentiation, 
but we really don’t like derivatives in the answer.  We can get rid of the derivative however by 
acknowledging that we know what the first derivative is and substituting this into the second 
derivative equation.  Doing this gives, 

 

4

3

4

2

3

4

3

2

3

2

2

3

2

2

y

xy

y

y

x

y

x

y

y

y

x y

y

′′ = −

= −

+

= −

 

 
Now that we’ve found some higher order derivatives we should probably talk about an 
interpretation of the second derivative. 
 
If the position of an object is given by s(t) we know that the velocity is the first derivative of the 
position. 

 

( )

( )

v t

s t

=

 

 
The acceleration of the object is the first derivative of the velocity, but since this is the first 
derivative of the position function we can also think of the acceleration as the second derivative 
of the position function. 

 

( )

( )

( )

a t

v t

s t

′′

=

=

 

 

Alternate Notation 
There is some alternate notation for higher order derivatives as well.  Recall that there was a 
fractional notation for the first derivative. 

 

( )

df

f

x

dx

=

 

 
We can extend this to higher order derivatives. 

 

( )

( )

2

3

2

3

.

d y

d y

f

x

f

x

etc

dx

dx

′′

′′′

=

=

 

 
 

© 2007 Paul Dawkins 

95 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 

Logarithmic Differentiation 

There is one last topic to discuss in this section.  Taking the derivatives of some complicated 
functions can be simplified by using logarithms.  This is called logarithmic differentiation
 
It’s easiest to see how this works in an example. 
 

Example 1  

Differentiate the function. 

 

(

)

5

2

1 10

2

x

y

x

x

=

+

 

Solution 
Differentiating this function could be done with a product rule and a quotient rule.  However, that 
would be a fairly messy process.  We can simplify things somewhat by taking logarithms of both 
sides. 

 

(

)

5

2

ln

ln

1 10

2

x

y

x

x

=

+

 

 
Of course, this isn’t really simpler.  What we need to do is use the properties of logarithms to 
expand the right side as follows. 

 

( )

(

)

(

)

( )

(

)

(

)

5

2

5

2

ln

ln

ln 1 10

2

ln

ln

ln 1 10

ln

2

y

x

x

x

y

x

x

x

=

+

=

+

 

 
This doesn’t look all that simple.  However, the differentiation process will be simpler.  What we 
need to do at this point is differentiate both sides with respect to x.  Note that this is really 

implicit 

differentiation

 

(

)

( )

(

)

1

2

2

4

1

5

2

2

2

1

2

2

5

10

2

1 10

2

5

10

1 10

2

x

x

y

x

y

x

x

x

y

x

y

x

x

x

+

=

+

= +

+

 

 
To finish the problem all that we need to do is multiply both sides by y and the plug in for y since 
we do know what that is. 

 

(

)

2

5

2

2

5

10

1 10

2

5

10

1 10

2

1 10

2

x

y

y

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

′ =

+

+

=

+

+

+

 

 

© 2007 Paul Dawkins 

96 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Depending upon the person, doing this would probably be slightly easier than doing both the 
product and quotient rule.  The answer is almost definitely simpler than what we would have 
gotten using the product and quotient rule. 

 
So, as the first example has shown we can use logarithmic differentiation to avoid using the 
product rule and/or quotient rule. 
 
We can also use logarithmic differentiation to differentiation functions in the form. 

 

( )

(

)

( )

g x

y

f x

=

 

 
Let’s take a quick look at a simple example of this. 
 

Example 2  

Differentiate 

x

y

x

=

 

 
Solution 
We’ve seen two functions similar to this at this point. 

 

( )

( )

1

ln

n

n

x

x

d

d

x

nx

a

a

a

dx

dx

=

=

 

 
Neither of these two will work here since both require either the base or the exponent to be a 
constant.  In this case both the base and the exponent are variables and so we have no way to 
differentiate this function using only known rules from previous sections. 
 
With logarithmic differentiation we can do this however.  First take the logarithm of both sides as 
we did in the first example and use the logarithm properties to simplify things a little. 
 

 

ln

ln

ln

ln

x

y

x

y

x

x

=
=

 

 
Differentiate both sides using implicit differentiation. 

 

1

ln

ln

1

y

x

x

x

y

x

 

=

+

=

+

 

 

 

 
As with the first example multiply by y and substitute back in for y

 

(

)

(

)

1 ln

1 ln

x

y

y

x

x

x

′ =

+

=

+

 

 
Let’s take a look at a more complicated example of this. 
 
 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

97 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

Example 3  

Differentiate 

(

)

( )

cos

1 3

x

y

x

= −

 

 
Solution 

Now, this looks much more complicated than the previous example, but is in fact only 
slightly more complicated.  The process is pretty much identical so we first take the log 
of both sides and then simplify the right side. 

 

(

)

( )

( ) (

)

cos

ln

ln 1 3

cos

ln 1 3

x

y

x

x

x

=

=

 

 
Next, do some implicit differentiation. 

 

( ) (

)

( )

( ) (

)

( )

3

3

sin

ln 1 3

cos

sin

ln 1 3

cos

1 3

1 3

y

x

x

x

x

x

x

y

x

x

= −

+

= −

 

 

Finally, solve for 

y

 and substitute back in for y

 

( ) (

)

( )

(

)

( )

( ) (

)

( )

cos

3

sin

ln 1 3

cos

1 3

3

1 3

sin

ln 1 3

cos

1 3

x

y

y

x

x

x

x

x

x

x

x

x

′ = −

+

= − −

+

 

 
A messy answer but there it is. 

 
We’ll close this section out with a quick recap of all the various ways we’ve seen of 
differentiating functions with exponents.  It is important to not get all of these confused. 
 

 

( )
( )
( )
( )

(

)

1

0

This is a constant

Power Rule

ln

Derivative of an exponential function

1 ln

Logarithmic Differentiation

b

n

n

x

x

x

x

d

a

dx

d

x

nx

dx

d

a

a

a

dx

d

x

x

x

dx

=

=

=

=

+

 

 
It is sometimes easy to get these various functions confused and use the wrong rule for 
differentiation.  Always remember that each rule has very specific rules for where the variable 
and constants must be.  For example, the Power Rule requires that the base be a variable and the 
exponent be a constant, while the exponential function requires exactly the opposite. 
 
If you can keep straight all the rules you can’t go wrong with these. 
 

© 2007 Paul Dawkins 

98 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 


background image

Calculus I 

 
 
 

© 2007 Paul Dawkins 

99 

http://tutorial.math.lamar.edu/terms.aspx 

 




رفعت المحاضرة من قبل: عبدالله الحمداني
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 86 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل