Gib eine Aufgabe ein ...
Analysis Beispiele
Schritt 1
Schritt 1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 1.2
Berechne .
Schritt 1.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Schritt 1.2.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 1.2.2.2
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 1.2.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 1.2.3
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 1.2.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.2.5
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.2.6
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 1.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.2.8
Addiere und .
Schritt 1.2.9
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 1.2.10
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.3
Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.
Schritt 1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 1.3.2
Addiere und .
Schritt 2
Schritt 2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Schritt 2.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.2.2
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 2.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.3
Differenziere.
Schritt 2.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.3.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3.6
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.3.7
Vereinfache den Ausdruck.
Schritt 2.3.7.1
Addiere und .
Schritt 2.3.7.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 3
Um die lokalen Maximum- und Minimumwerte einer Funktion zu ermitteln, setze die Ableitung gleich und löse die Gleichung.
Schritt 4
Schritt 4.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 4.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 4.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 4.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 4.3
Vereinfache die rechte Seite.
Schritt 4.3.1
Dividiere durch .
Schritt 5
Wende den inversen Kosinus auf beide Seiten der Gleichung an, um aus dem Kosinus herauszuziehen.
Schritt 6
Schritt 6.1
Der genau Wert von ist .
Schritt 7
Schritt 7.1
Addiere zu beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 7.2
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 7.3
Addiere und .
Schritt 7.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 7.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 7.4.2
Dividiere durch .
Schritt 8
Schritt 8.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 8.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 8.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 8.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 8.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 9
Die Kosinusfunktion ist positiv im ersten und vierten Quadranten. Um die zweite Lösung zu finden, subtrahiere den Referenzwinkel von , um die Lösung im vierten Quadranten zu finden.
Schritt 10
Schritt 10.1
Vereinfache .
Schritt 10.1.1
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 10.1.2
Kombiniere Brüche.
Schritt 10.1.2.1
Kombiniere und .
Schritt 10.1.2.2
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.1.3
Vereinfache den Zähler.
Schritt 10.1.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.1.3.2
Subtrahiere von .
Schritt 10.2
Bringe alle Terme, die nicht enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
Schritt 10.2.1
Addiere zu beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 10.2.2
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.2.3
Addiere und .
Schritt 10.2.4
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Schritt 10.2.4.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.4.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Schritt 10.2.4.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.4.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.2.4.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 10.2.4.2.4
Dividiere durch .
Schritt 10.3
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Schritt 10.3.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 10.3.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 10.3.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 10.3.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.3.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 10.3.3
Vereinfache die rechte Seite.
Schritt 10.3.3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 10.3.3.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.3.3.1.2
Dividiere durch .
Schritt 11
Die Lösung der Gleichung .
Schritt 12
Berechne die zweite Ableitung an der Stelle . Wenn die zweite Ableitung positiv ist, dann ist dies ein lokales Minimum. Wenn sie negativ ist, dann ist dies ein lokales Maximum.
Schritt 13
Schritt 13.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 13.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 13.1.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 13.2
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 13.3
Kombiniere Brüche.
Schritt 13.3.1
Kombiniere und .
Schritt 13.3.2
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 13.4
Vereinfache den Zähler.
Schritt 13.4.1
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 13.4.2
Subtrahiere von .
Schritt 13.5
Der genau Wert von ist .
Schritt 13.6
Mutltipliziere mit .
Schritt 14
ist ein lokales Maximum, weil der Wert der zweiten Ableitung negativ ist. Dies wird auch Prüfung der zweiten Ableitung genannt.
ist ein lokales Maximum
Schritt 15
Schritt 15.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 15.2
Vereinfache das Ergebnis.
Schritt 15.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 15.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 15.2.1.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 15.2.1.1.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 15.2.1.2
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 15.2.1.3
Kombiniere und .
Schritt 15.2.1.4
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 15.2.1.5
Vereinfache den Zähler.
Schritt 15.2.1.5.1
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 15.2.1.5.2
Subtrahiere von .
Schritt 15.2.1.6
Der genau Wert von ist .
Schritt 15.2.1.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 15.2.2
Addiere und .
Schritt 15.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 16
Berechne die zweite Ableitung an der Stelle . Wenn die zweite Ableitung positiv ist, dann ist dies ein lokales Minimum. Wenn sie negativ ist, dann ist dies ein lokales Maximum.
Schritt 17
Schritt 17.1
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 17.2
Kombiniere Brüche.
Schritt 17.2.1
Kombiniere und .
Schritt 17.2.2
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 17.3
Vereinfache den Zähler.
Schritt 17.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 17.3.2
Subtrahiere von .
Schritt 17.4
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest. Kehre das Vorzeichen des Ausdrucks um, da der Sinus im vierten Quadranten negativ ist.
Schritt 17.5
Der genau Wert von ist .
Schritt 17.6
Multipliziere .
Schritt 17.6.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 17.6.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 18
ist ein lokales Minimum, weil der Wert der zweiten Ableitung positiv ist. Dies wird auch der Prüfung der zweiten Ableitung genannt.
ist ein lokales Minimum
Schritt 19
Schritt 19.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 19.2
Vereinfache das Ergebnis.
Schritt 19.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 19.2.1.1
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 19.2.1.2
Kombiniere und .
Schritt 19.2.1.3
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 19.2.1.4
Vereinfache den Zähler.
Schritt 19.2.1.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 19.2.1.4.2
Subtrahiere von .
Schritt 19.2.1.5
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest. Kehre das Vorzeichen des Ausdrucks um, da der Sinus im vierten Quadranten negativ ist.
Schritt 19.2.1.6
Der genau Wert von ist .
Schritt 19.2.1.7
Multipliziere .
Schritt 19.2.1.7.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 19.2.1.7.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 19.2.2
Addiere und .
Schritt 19.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 20
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Maximum
ist ein lokales Minimum
Schritt 21