Analysis Beispiele

Ermittle die Wendepunkte f(x)=x^2|x|
f(x)=x2|x|f(x)=x2|x|
Schritt 1
Bestimme die zweite Ableitung.
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Schritt 1.1
Bestimme die erste Ableitung.
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Schritt 1.1.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass ddx[f(x)g(x)]ddx[f(x)g(x)] gleich f(x)ddx[g(x)]+g(x)ddx[f(x)]f(x)ddx[g(x)]+g(x)ddx[f(x)] ist mit f(x)=x2f(x)=x2 und g(x)=|x|g(x)=|x|.
x2ddx[|x|]+|x|ddx[x2]x2ddx[|x|]+|x|ddx[x2]
Schritt 1.1.2
Die Ableitung von |x||x| nach xx ist x|x|x|x|.
x2x|x|+|x|ddx[x2]x2x|x|+|x|ddx[x2]
Schritt 1.1.3
Kombiniere x2x2 und x|x|x|x|.
x2x|x|+|x|ddx[x2]x2x|x|+|x|ddx[x2]
Schritt 1.1.4
Multipliziere x2x2 mit xx durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 1.1.4.1
Mutltipliziere x2x2 mit xx.
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Schritt 1.1.4.1.1
Potenziere xx mit 11.
x2x1|x|+|x|ddx[x2]x2x1|x|+|x|ddx[x2]
Schritt 1.1.4.1.2
Wende die Exponentenregel aman=am+naman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
x2+1|x|+|x|ddx[x2]x2+1|x|+|x|ddx[x2]
x2+1|x|+|x|ddx[x2]x2+1|x|+|x|ddx[x2]
Schritt 1.1.4.2
Addiere 22 und 11.
x3|x|+|x|ddx[x2]x3|x|+|x|ddx[x2]
x3|x|+|x|ddx[x2]x3|x|+|x|ddx[x2]
Schritt 1.1.5
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass ddx[xn]ddx[xn] gleich nxn-1nxn1 ist mit n=2n=2.
x3|x|+|x|(2x)x3|x|+|x|(2x)
Schritt 1.1.6
Stelle die Terme um.
f(x)=x3|x|+2x|x|
f(x)=x3|x|+2x|x|
Schritt 1.2
Bestimme die zweite Ableitung.
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Schritt 1.2.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von x3|x|+2x|x| nach x ddx[x3|x|]+ddx[2x|x|].
ddx[x3|x|]+ddx[2x|x|]
Schritt 1.2.2
Berechne ddx[x3|x|].
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Schritt 1.2.2.1
Differenziere unter Anwendung der Quotientenregel, die besagt, dass ddx[f(x)g(x)] gleich g(x)ddx[f(x)]-f(x)ddx[g(x)]g(x)2 ist mit f(x)=x3 und g(x)=|x|.
|x|ddx[x3]-x3ddx[|x|]|x|2+ddx[2x|x|]
Schritt 1.2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass ddx[xn] gleich nxn-1 ist mit n=3.
|x|(3x2)-x3ddx[|x|]|x|2+ddx[2x|x|]
Schritt 1.2.2.3
Die Ableitung von |x| nach x ist x|x|.
|x|(3x2)-x3x|x||x|2+ddx[2x|x|]
Schritt 1.2.2.4
Kombiniere x|x| und x3.
|x|(3x2)-xx3|x||x|2+ddx[2x|x|]
Schritt 1.2.2.5
Multipliziere x mit x3 durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 1.2.2.5.1
Mutltipliziere x mit x3.
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Schritt 1.2.2.5.1.1
Potenziere x mit 1.
|x|(3x2)-x1x3|x||x|2+ddx[2x|x|]
Schritt 1.2.2.5.1.2
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
|x|(3x2)-x1+3|x||x|2+ddx[2x|x|]
|x|(3x2)-x1+3|x||x|2+ddx[2x|x|]
Schritt 1.2.2.5.2
Addiere 1 und 3.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+ddx[2x|x|]
|x|(3x2)-x4|x||x|2+ddx[2x|x|]
|x|(3x2)-x4|x||x|2+ddx[2x|x|]
Schritt 1.2.3
Berechne ddx[2x|x|].
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Schritt 1.2.3.1
Da 2 konstant bezüglich x ist, ist die Ableitung von 2x|x| nach x gleich 2ddx[x|x|].
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2ddx[x|x|]
Schritt 1.2.3.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass ddx[f(x)g(x)] gleich f(x)ddx[g(x)]+g(x)ddx[f(x)] ist mit f(x)=x und g(x)=|x|.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(xddx[|x|]+|x|ddx[x])
Schritt 1.2.3.3
Die Ableitung von |x| nach x ist x|x|.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(xx|x|+|x|ddx[x])
Schritt 1.2.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass ddx[xn] gleich nxn-1 ist mit n=1.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(xx|x|+|x|1)
Schritt 1.2.3.5
Kombiniere x und x|x|.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(xx|x|+|x|1)
Schritt 1.2.3.6
Potenziere x mit 1.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(x1x|x|+|x|1)
Schritt 1.2.3.7
Potenziere x mit 1.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(x1x1|x|+|x|1)
Schritt 1.2.3.8
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(x1+1|x|+|x|1)
Schritt 1.2.3.9
Addiere 1 und 1.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(x2|x|+|x|1)
Schritt 1.2.3.10
Mutltipliziere |x| mit 1.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(x2|x|+|x|)
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2(x2|x|+|x|)
Schritt 1.2.4
Vereinfache.
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Schritt 1.2.4.1
Wende das Distributivgesetz an.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2x2|x|+2|x|
Schritt 1.2.4.2
Vereine die Terme
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Schritt 1.2.4.2.1
Kombiniere 2 und x2|x|.
|x|(3x2)-x4|x||x|2+2x2|x|+2|x|
Schritt 1.2.4.2.2
Um 2|x| als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit |x|2|x|2.
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x||x|2+2|x||x|2|x|2
Schritt 1.2.4.2.3
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x|+2|x||x|2|x|2
Schritt 1.2.4.2.4
Multipliziere |x| mit |x|2 durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 1.2.4.2.4.1
Bewege |x|2.
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x|+2(|x|2|x|)|x|2
Schritt 1.2.4.2.4.2
Mutltipliziere |x|2 mit |x|.
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Schritt 1.2.4.2.4.2.1
Potenziere |x| mit 1.
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x|+2(|x|2|x|1)|x|2
Schritt 1.2.4.2.4.2.2
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x|+2|x|2+1|x|2
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x|+2|x|2+1|x|2
Schritt 1.2.4.2.4.3
Addiere 2 und 1.
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x|+2|x|3|x|2
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x|+2|x|3|x|2
2x2|x|+|x|(3x2)-x4|x|+2|x|3|x|2
Schritt 1.2.4.3
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 1.2.4.3.1
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 1.2.4.3.1.1
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
2x2|x|+3|x|x2-x4|x|+2|x|3|x|2
Schritt 1.2.4.3.1.2
Stelle die Terme um.
2x2|x|+-x4|x|+2|x|3+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.3
Um 2|x|3 als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit |x||x|.
2x2|x|+-x4|x|+2|x|3|x||x|+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.4
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
2x2|x|+-x4+2|x|3|x||x|+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.5
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 1.2.4.3.1.5.1
Multipliziere |x|3 mit |x| durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 1.2.4.3.1.5.1.1
Bewege |x|.
2x2|x|+-x4+2(|x||x|3)|x|+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.5.1.2
Mutltipliziere |x| mit |x|3.
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Schritt 1.2.4.3.1.5.1.2.1
Potenziere |x| mit 1.
2x2|x|+-x4+2(|x|1|x|3)|x|+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.5.1.2.2
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
2x2|x|+-x4+2|x|1+3|x|+3x2|x||x|2
2x2|x|+-x4+2|x|1+3|x|+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.5.1.3
Addiere 1 und 3.
2x2|x|+-x4+2|x|4|x|+3x2|x||x|2
2x2|x|+-x4+2|x|4|x|+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.5.2
Entferne den Absolutwert in |x|4, da Exponentation mit geradzahligen Potenzen immer in positiven Werten resultiert.
2x2|x|+-x4+2x4|x|+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.5.3
Addiere -x4 und 2x4.
2x2|x|+x4|x|+3x2|x||x|2
2x2|x|+x4|x|+3x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.6
Um 3x2|x| als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit |x||x|.
2x2|x|+x4|x|+3x2|x||x||x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.7
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
2x2|x|+x4+3x2|x||x||x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 1.2.4.3.1.8.1
Faktorisiere x2 aus x4+3x2|x||x| heraus.
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Schritt 1.2.4.3.1.8.1.1
Faktorisiere x2 aus x4 heraus.
2x2|x|+x2x2+3x2|x||x||x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.1.2
Faktorisiere x2 aus 3x2|x||x| heraus.
2x2|x|+x2x2+x2(3|x||x|)|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.1.3
Faktorisiere x2 aus x2x2+x2(3|x||x|) heraus.
2x2|x|+x2(x2+3|x||x|)|x||x|2
2x2|x|+x2(x2+3|x||x|)|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.2
Multipliziere 3|x||x|.
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Schritt 1.2.4.3.1.8.2.1
Um Absolutwerte zu multiplizieren, multipliziere die Terme innerhalb jedes Absolutwerts.
2x2|x|+x2(x2+3|xx|)|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.2.2
Potenziere x mit 1.
2x2|x|+x2(x2+3|x1x|)|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.2.3
Potenziere x mit 1.
2x2|x|+x2(x2+3|x1x1|)|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.2.4
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
2x2|x|+x2(x2+3|x1+1|)|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.2.5
Addiere 1 und 1.
2x2|x|+x2(x2+3|x2|)|x||x|2
2x2|x|+x2(x2+3|x2|)|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.3
Entferne nicht-negative Terme aus dem Absolutwert.
2x2|x|+x2(x2+3x2)|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.4
Addiere x2 und 3x2.
2x2|x|+x24x2|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.5
Multipliziere x2 mit x2 durch Addieren der Exponenten.
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Schritt 1.2.4.3.1.8.5.1
Bewege x2.
2x2|x|+x2x24|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.5.2
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
2x2|x|+x2+24|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.8.5.3
Addiere 2 und 2.
2x2|x|+x44|x||x|2
2x2|x|+x44|x||x|2
2x2|x|+x44|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.1.9
Bringe 4 auf die linke Seite von x4.
2x2|x|+4x4|x||x|2
2x2|x|+4x4|x||x|2
Schritt 1.2.4.3.2
Entferne den Absolutwert in |x|2, da Exponentation mit geradzahligen Potenzen immer in positiven Werten resultiert.
2x2|x|+4x4|x|x2
Schritt 1.2.4.3.3
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
2x2|x|+4x4|x|1x2
Schritt 1.2.4.3.4
Kombinieren.
2x2|x|+4x41|x|x2
Schritt 1.2.4.3.5
Kürze den gemeinsamen Teiler von x4 und x2.
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Schritt 1.2.4.3.5.1
Faktorisiere x2 aus 4x41 heraus.
2x2|x|+x2(4x21)|x|x2
Schritt 1.2.4.3.5.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 1.2.4.3.5.2.1
Faktorisiere x2 aus |x|x2 heraus.
2x2|x|+x2(4x21)x2|x|
Schritt 1.2.4.3.5.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
2x2|x|+x2(4x21)x2|x|
Schritt 1.2.4.3.5.2.3
Forme den Ausdruck um.
2x2|x|+4x21|x|
2x2|x|+4x21|x|
2x2|x|+4x21|x|
Schritt 1.2.4.3.6
Mutltipliziere 4 mit 1.
2x2|x|+4x2|x|
2x2|x|+4x2|x|
Schritt 1.2.4.4
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
2x2+4x2|x|
Schritt 1.2.4.5
Addiere 2x2 und 4x2.
f(x)=6x2|x|
f(x)=6x2|x|
f(x)=6x2|x|
Schritt 1.3
Die zweite Ableitung von f(x) nach x ist 6x2|x|.
6x2|x|
6x2|x|
Schritt 2
Setze die zweite Ableitung gleich 0, dann löse die Gleichung 6x2|x|=0.
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Schritt 2.1
Setze die zweite Ableitung gleich 0.
6x2|x|=0
Schritt 2.2
Setze den Zähler gleich Null.
6x2=0
Schritt 2.3
Löse die Gleichung nach x auf.
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Schritt 2.3.1
Teile jeden Ausdruck in 6x2=0 durch 6 und vereinfache.
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Schritt 2.3.1.1
Teile jeden Ausdruck in 6x2=0 durch 6.
6x26=06
Schritt 2.3.1.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 2.3.1.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von 6.
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Schritt 2.3.1.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
6x26=06
Schritt 2.3.1.2.1.2
Dividiere x2 durch 1.
x2=06
x2=06
x2=06
Schritt 2.3.1.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 2.3.1.3.1
Dividiere 0 durch 6.
x2=0
x2=0
x2=0
Schritt 2.3.2
Ziehe die angegebene Wurzel auf beiden Seiten der Gleichung, um den Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.
x=±0
Schritt 2.3.3
Vereinfache ±0.
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Schritt 2.3.3.1
Schreibe 0 als 02 um.
x=±02
Schritt 2.3.3.2
Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.
x=±0
Schritt 2.3.3.3
Plus oder Minus 0 ist 0.
x=0
x=0
x=0
Schritt 2.4
Schließe die Lösungen aus, die 6x2|x|=0 nicht erfüllen.
Keine Lösung
Keine Lösung
Schritt 3
Keine Werte gefunden, die die zweite Ableitung gleich 0 machen.
Keine Wendepunkte
 [x2  12  π  xdx ]