Analysis Beispiele

$- \frac{1}{15} x^{6} + 6 x^{4}$

Schritt 1

Schreibe $- \frac{1}{15} x^{6} + 6 x^{4}$ als Funktion.

$f (x) = - \frac{1}{15} x^{6} + 6 x^{4}$

Schritt 2

Find the $x$ values where the second derivative is equal to $0$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1

Bestimme die zweite Ableitung.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.1

Bestimme die erste Ableitung.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $- \frac{1}{15} x^{6} + 6 x^{4}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [- \frac{1}{15} x^{6}] + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$ .

$\frac{d}{d x} [- \frac{1}{15} x^{6}] + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2

Berechne $\frac{d}{d x} [- \frac{1}{15} x^{6}]$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.1.2.1

Da $- \frac{1}{15}$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- \frac{1}{15} x^{6}$ nach $x$ gleich $- \frac{1}{15} \frac{d}{d x} [x^{6}]$ .

$- \frac{1}{15} \frac{d}{d x} [x^{6}] + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 6$ .

$- \frac{1}{15} (6 x^{5}) + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.3

Mutltipliziere $6$ mit $- 1$ .

$- 6 (\frac{1}{15}) x^{5} + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.4

Kombiniere $- 6$ und $\frac{1}{15}$ .

$\frac{- 6}{15} x^{5} + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.5

Kombiniere $\frac{- 6}{15}$ und $x^{5}$ .

$\frac{- 6 x^{5}}{15} + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.6

Kürze den gemeinsamen Teiler von $- 6$ und $15$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.1.2.6.1

Faktorisiere $3$ aus $- 6 x^{5}$ heraus.

$\frac{3 (- 2 x^{5})}{15} + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.6.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.1.2.6.2.1

Faktorisiere $3$ aus $15$ heraus.

$\frac{3 (- 2 x^{5})}{3 (5)} + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.6.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{3 (- 2 x^{5})}{3 \cdot 5} + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.6.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{- 2 x^{5}}{5} + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.2.7

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$- \frac{2 x^{5}}{5} + \frac{d}{d x} [6 x^{4}]$

Schritt 2.1.1.3

Berechne $\frac{d}{d x} [6 x^{4}]$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.1.3.1

Da $6$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $6 x^{4}$ nach $x$ gleich $6 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$- \frac{2 x^{5}}{5} + 6 \frac{d}{d x} [x^{4}]$

Schritt 2.1.1.3.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 4$ .

$- \frac{2 x^{5}}{5} + 6 (4 x^{3})$

Schritt 2.1.1.3.3

Mutltipliziere $4$ mit $6$ .

$f' (x) = - \frac{2 x^{5}}{5} + 24 x^{3}$

Schritt 2.1.2

Bestimme die zweite Ableitung.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.2.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $- \frac{2 x^{5}}{5} + 24 x^{3}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [- \frac{2 x^{5}}{5}] + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$ .

$\frac{d}{d x} [- \frac{2 x^{5}}{5}] + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2

Berechne $\frac{d}{d x} [- \frac{2 x^{5}}{5}]$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.2.2.1

Da $- \frac{2}{5}$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- \frac{2 x^{5}}{5}$ nach $x$ gleich $- \frac{2}{5} \frac{d}{d x} [x^{5}]$ .

$- \frac{2}{5} \frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 5$ .

$- \frac{2}{5} (5 x^{4}) + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.3

Mutltipliziere $5$ mit $- 1$ .

$- 5 (\frac{2}{5}) x^{4} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.4

Kombiniere $- 5$ und $\frac{2}{5}$ .

$\frac{- 5 \cdot 2}{5} x^{4} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.5

Mutltipliziere $- 5$ mit $2$ .

$\frac{- 10}{5} x^{4} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.6

Kombiniere $\frac{- 10}{5}$ und $x^{4}$ .

$\frac{- 10 x^{4}}{5} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.7

Kürze den gemeinsamen Teiler von $- 10$ und $5$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.2.2.7.1

Faktorisiere $5$ aus $- 10 x^{4}$ heraus.

$\frac{5 (- 2 x^{4})}{5} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.7.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.2.2.7.2.1

Faktorisiere $5$ aus $5$ heraus.

$\frac{5 (- 2 x^{4})}{5 (1)} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.7.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{5 (- 2 x^{4})}{5 \cdot 1} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.7.2.3

Forme den Ausdruck um.

$\frac{- 2 x^{4}}{1} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2.7.2.4

Dividiere $- 2 x^{4}$ durch $1$ .

$- 2 x^{4} + \frac{d}{d x} [24 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.3

Berechne $\frac{d}{d x} [24 x^{3}]$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1.2.3.1

Da $24$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $24 x^{3}$ nach $x$ gleich $24 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$- 2 x^{4} + 24 \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Schritt 2.1.2.3.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 3$ .

$- 2 x^{4} + 24 (3 x^{2})$

Schritt 2.1.2.3.3

Mutltipliziere $3$ mit $24$ .

$f'' (x) = - 2 x^{4} + 72 x^{2}$

Schritt 2.1.3

Die zweite Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $- 2 x^{4} + 72 x^{2}$ .

$- 2 x^{4} + 72 x^{2}$

Schritt 2.2

Setze die zweite Ableitung gleich $0$ , dann löse die Gleichung $- 2 x^{4} + 72 x^{2} = 0$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.1

Setze die zweite Ableitung gleich $0$ .

$- 2 x^{4} + 72 x^{2} = 0$

Schritt 2.2.2

Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.2.1

Schreibe $x^{4}$ als ${(x^{2})}^{2}$ um.

$- 2 {(x^{2})}^{2} + 72 x^{2} = 0$

Schritt 2.2.2.2

Es sei $u = x^{2}$ . Ersetze $u$ für alle $x^{2}$ .

$- 2 u^{2} + 72 u = 0$

Schritt 2.2.2.3

Faktorisiere $2 u$ aus $- 2 u^{2} + 72 u$ heraus.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.2.3.1

Faktorisiere $2 u$ aus $- 2 u^{2}$ heraus.

$2 u (- u) + 72 u = 0$

Schritt 2.2.2.3.2

Faktorisiere $2 u$ aus $72 u$ heraus.

$2 u (- u) + 2 u (36) = 0$

Schritt 2.2.2.3.3

Faktorisiere $2 u$ aus $2 u (- u) + 2 u (36)$ heraus.

$2 u (- u + 36) = 0$

Schritt 2.2.2.4

Ersetze alle $u$ durch $x^{2}$ .

$2 x^{2} (- x^{2} + 36) = 0$

Schritt 2.2.3

Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich $0$ ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich $0$ .

$x^{2} = 0$

$- x^{2} + 36 = 0$

Schritt 2.2.4

Setze $x^{2}$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.4.1

Setze $x^{2}$ gleich $0$ .

$x^{2} = 0$

Schritt 2.2.4.2

Löse $x^{2} = 0$ nach $x$ auf.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.4.2.1

Ziehe die angegebene Wurzel auf beiden Seiten der Gleichung, um den Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.

$x = \pm \sqrt{0}$

Schritt 2.2.4.2.2

Vereinfache $\pm \sqrt{0}$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.4.2.2.1

Schreibe $0$ als $0^{2}$ um.

$x = \pm \sqrt{0^{2}}$

Schritt 2.2.4.2.2.2

Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.

$x = \pm 0$

Schritt 2.2.4.2.2.3

Plus oder Minus $0$ ist $0$ .

$x = 0$

Schritt 2.2.5

Setze $- x^{2} + 36$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.5.1

Setze $- x^{2} + 36$ gleich $0$ .

$- x^{2} + 36 = 0$

Schritt 2.2.5.2

Löse $- x^{2} + 36 = 0$ nach $x$ auf.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.5.2.1

Subtrahiere $36$ von beiden Seiten der Gleichung.

$- x^{2} = - 36$

Schritt 2.2.5.2.2

Teile jeden Ausdruck in $- x^{2} = - 36$ durch $- 1$ und vereinfache.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.5.2.2.1

Teile jeden Ausdruck in $- x^{2} = - 36$ durch $- 1$ .

$\frac{- x^{2}}{- 1} = \frac{- 36}{- 1}$

Schritt 2.2.5.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.5.2.2.2.1

Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.

$\frac{x^{2}}{1} = \frac{- 36}{- 1}$

Schritt 2.2.5.2.2.2.2

Dividiere $x^{2}$ durch $1$ .

$x^{2} = \frac{- 36}{- 1}$

Schritt 2.2.5.2.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.5.2.2.3.1

Dividiere $- 36$ durch $- 1$ .

$x^{2} = 36$

Schritt 2.2.5.2.3

Ziehe die angegebene Wurzel auf beiden Seiten der Gleichung, um den Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.

$x = \pm \sqrt{36}$

Schritt 2.2.5.2.4

Vereinfache $\pm \sqrt{36}$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.5.2.4.1

Schreibe $36$ als $6^{2}$ um.

$x = \pm \sqrt{6^{2}}$

Schritt 2.2.5.2.4.2

Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.

$x = \pm 6$

Schritt 2.2.5.2.5

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.5.2.5.1

Verwende zunächst den positiven Wert des $\pm$ , um die erste Lösung zu finden.

$x = 6$

Schritt 2.2.5.2.5.2

Als Nächstes verwende den negativen Wert von $\pm$ , um die zweite Lösung zu finden.

$x = - 6$

Schritt 2.2.5.2.5.3

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

$x = 6, - 6$

Schritt 2.2.6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $2 x^{2} (- x^{2} + 36) = 0$ wahr machen.

$x = 0, 6, - 6$

Schritt 3

Der Definitionsbereich umfasst alle reellen Zahlen, ausgenommen jene, für die der Ausdruck nicht definiert ist. In diesem Fall gibt es keine reellen Zahlen, für die der Ausdruck nicht definiert ist.

Intervallschreibweise:

$(- \infty, \infty)$

Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:

${x | x \in ℝ}$

Schritt 4

Erzeuge Intervalle um die $x$ -Werte, wo die 2. Ableitung 0 ist oder nicht definiert ist.

$(- \infty, - 6) \cup (- 6, 0) \cup (0, 6) \cup (6, \infty)$

Schritt 5

Setze eine beliebige Zahl aus dem Intervall $(- \infty, - 6)$ in die zweite Ableitung ein und berechne, um die Konkavität zu bestimmen.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 5.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $- 8$ .

$f'' (- 8) = - 2 {(- 8)}^{4} + 72 {(- 8)}^{2}$

Schritt 5.2

Vereinfache das Ergebnis.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 5.2.1

Vereinfache jeden Term.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 5.2.1.1

Potenziere $- 8$ mit $4$ .

$f'' (- 8) = - 2 \cdot 4096 + 72 {(- 8)}^{2}$

Schritt 5.2.1.2

Mutltipliziere $- 2$ mit $4096$ .

$f'' (- 8) = - 8192 + 72 {(- 8)}^{2}$

Schritt 5.2.1.3

Potenziere $- 8$ mit $2$ .

$f'' (- 8) = - 8192 + 72 \cdot 64$

Schritt 5.2.1.4

Mutltipliziere $72$ mit $64$ .

$f'' (- 8) = - 8192 + 4608$

Schritt 5.2.2

Addiere $- 8192$ und $4608$ .

$f'' (- 8) = - 3584$

Schritt 5.2.3

Die endgültige Lösung ist $- 3584$ .

$- 3584$

Schritt 5.3

Der Graph ist im Intervall $(- \infty, - 6)$ konkav, weil $f'' (- 8)$ negativ ist.

Konkav im Intervall $(- \infty, - 6)$ , da $f'' (x)$ negativ ist

Schritt 6

Setze eine beliebige Zahl aus dem Intervall $(- 6, 0)$ in die zweite Ableitung ein und berechne, um die Konkavität zu bestimmen.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 6.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $- 3$ .

$f'' (- 3) = - 2 {(- 3)}^{4} + 72 {(- 3)}^{2}$

Schritt 6.2

Vereinfache das Ergebnis.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 6.2.1

Vereinfache jeden Term.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 6.2.1.1

Potenziere $- 3$ mit $4$ .

$f'' (- 3) = - 2 \cdot 81 + 72 {(- 3)}^{2}$

Schritt 6.2.1.2

Mutltipliziere $- 2$ mit $81$ .

$f'' (- 3) = - 162 + 72 {(- 3)}^{2}$

Schritt 6.2.1.3

Potenziere $- 3$ mit $2$ .

$f'' (- 3) = - 162 + 72 \cdot 9$

Schritt 6.2.1.4

Mutltipliziere $72$ mit $9$ .

$f'' (- 3) = - 162 + 648$

Schritt 6.2.2

Addiere $- 162$ und $648$ .

$f'' (- 3) = 486$

Schritt 6.2.3

Die endgültige Lösung ist $486$ .

$486$

Schritt 6.3

Der Graph ist im Intervall $(- 6, 0)$ konvex, weil $f'' (- 3)$ positiv ist.

Konvex im Intervall $(- 6, 0)$ , da $f'' (x)$ positiv ist

Schritt 7

Setze eine beliebige Zahl aus dem Intervall $(0, 6)$ in die zweite Ableitung ein und berechne, um die Konkavität zu bestimmen.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 7.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $3$ .

$f'' (3) = - 2 {(3)}^{4} + 72 {(3)}^{2}$

Schritt 7.2

Vereinfache das Ergebnis.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 7.2.1

Vereinfache jeden Term.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 7.2.1.1

Potenziere $3$ mit $4$ .

$f'' (3) = - 2 \cdot 81 + 72 {(3)}^{2}$

Schritt 7.2.1.2

Mutltipliziere $- 2$ mit $81$ .

$f'' (3) = - 162 + 72 {(3)}^{2}$

Schritt 7.2.1.3

Potenziere $3$ mit $2$ .

$f'' (3) = - 162 + 72 \cdot 9$

Schritt 7.2.1.4

Mutltipliziere $72$ mit $9$ .

$f'' (3) = - 162 + 648$

Schritt 7.2.2

Addiere $- 162$ und $648$ .

$f'' (3) = 486$

Schritt 7.2.3

Die endgültige Lösung ist $486$ .

$486$

Schritt 7.3

Der Graph ist im Intervall $(0, 6)$ konvex, weil $f'' (3)$ positiv ist.

Konvex im Intervall $(0, 6)$ , da $f'' (x)$ positiv ist

Schritt 8

Setze eine beliebige Zahl aus dem Intervall $(6, \infty)$ in die zweite Ableitung ein und berechne, um die Konkavität zu bestimmen.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 8.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $8$ .

$f'' (8) = - 2 {(8)}^{4} + 72 {(8)}^{2}$

Schritt 8.2

Vereinfache das Ergebnis.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 8.2.1

Vereinfache jeden Term.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 8.2.1.1

Potenziere $8$ mit $4$ .

$f'' (8) = - 2 \cdot 4096 + 72 {(8)}^{2}$

Schritt 8.2.1.2

Mutltipliziere $- 2$ mit $4096$ .

$f'' (8) = - 8192 + 72 {(8)}^{2}$

Schritt 8.2.1.3

Potenziere $8$ mit $2$ .

$f'' (8) = - 8192 + 72 \cdot 64$

Schritt 8.2.1.4

Mutltipliziere $72$ mit $64$ .

$f'' (8) = - 8192 + 4608$

Schritt 8.2.2

Addiere $- 8192$ und $4608$ .

$f'' (8) = - 3584$

Schritt 8.2.3

Die endgültige Lösung ist $- 3584$ .

$- 3584$

Schritt 8.3

Der Graph ist im Intervall $(6, \infty)$ konkav, weil $f'' (8)$ negativ ist.

Konkav im Intervall $(6, \infty)$ , da $f'' (x)$ negativ ist

Schritt 9

Der Graph ist konvex, wenn die zweite Ableitung negativ ist und konkav, wenn die zweite Ableitung positiv ist.

Konkav im Intervall $(- \infty, - 6)$ , da $f'' (x)$ negativ ist

Konvex im Intervall $(- 6, 0)$ , da $f'' (x)$ positiv ist

Konvex im Intervall $(0, 6)$ , da $f'' (x)$ positiv ist

Konkav im Intervall $(6, \infty)$ , da $f'' (x)$ negativ ist

Schritt 10