Analysis Beispiele

$y = - x^{4} + 9 x^{2} - 20$

Schritt 1

Ermittle die erste Ableitung der Funktion.

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Schritt 1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $- x^{4} + 9 x^{2} - 20$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [- x^{4}] + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$ .

$\frac{d}{d x} [- x^{4}] + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 1.2

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

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Schritt 1.2.1

Da $- 1$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- x^{4}$ nach $x$ gleich $- \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$- \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 1.2.2

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

$- (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 1.2.3

Mutltipliziere $4$ mit $- 1$ .

$- 4 x^{3} + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 1.3

Berechne $\frac{d}{d x} [9 x^{2}]$ .

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Schritt 1.3.1

Da $9$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $9 x^{2}$ nach $x$ gleich $9 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$- 4 x^{3} + 9 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 1.3.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 2$ .

$- 4 x^{3} + 9 (2 x) + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 1.3.3

Mutltipliziere $2$ mit $9$ .

$- 4 x^{3} + 18 x + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 1.4

Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.

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Schritt 1.4.1

Da $- 20$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 20$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$- 4 x^{3} + 18 x + 0$

Schritt 1.4.2

Addiere $- 4 x^{3} + 18 x$ und $0$ .

$- 4 x^{3} + 18 x$

Schritt 2

Ermittle die zweite Ableitung der Funktion.

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Schritt 2.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $- 4 x^{3} + 18 x$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [- 4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [18 x]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (- 4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (18 x)$

Schritt 2.2

Berechne $\frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$ .

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Schritt 2.2.1

Da $- 4$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 4 x^{3}$ nach $x$ gleich $- 4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f'' (x) = - 4 \frac{d}{d x} x^{3} + \frac{d}{d x} (18 x)$

Schritt 2.2.2

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

$f'' (x) = - 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (18 x)$

Schritt 2.2.3

Mutltipliziere $3$ mit $- 4$ .

$f'' (x) = - 12 x^{2} + \frac{d}{d x} (18 x)$

Schritt 2.3

Berechne $\frac{d}{d x} [18 x]$ .

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Schritt 2.3.1

Da $18$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $18 x$ nach $x$ gleich $18 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f'' (x) = - 12 x^{2} + 18 \frac{d}{d x} (x)$

Schritt 2.3.2

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

$f'' (x) = - 12 x^{2} + 18 \cdot 1$

Schritt 2.3.3

Mutltipliziere $18$ mit $1$ .

$f'' (x) = - 12 x^{2} + 18$

Schritt 3

Um die lokalen Maximum- und Minimumwerte einer Funktion zu ermitteln, setze die Ableitung gleich $0$ und löse die Gleichung.

$- 4 x^{3} + 18 x = 0$

Schritt 4

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 4.1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 4.1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $- x^{4} + 9 x^{2} - 20$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [- x^{4}] + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$ .

$\frac{d}{d x} [- x^{4}] + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 4.1.2

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

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Schritt 4.1.2.1

Da $- 1$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- x^{4}$ nach $x$ gleich $- \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$- \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 4.1.2.2

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

$- (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 4.1.2.3

Mutltipliziere $4$ mit $- 1$ .

$- 4 x^{3} + \frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 4.1.3

Berechne $\frac{d}{d x} [9 x^{2}]$ .

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Schritt 4.1.3.1

Da $9$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $9 x^{2}$ nach $x$ gleich $9 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$- 4 x^{3} + 9 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 4.1.3.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 2$ .

$- 4 x^{3} + 9 (2 x) + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 4.1.3.3

Mutltipliziere $2$ mit $9$ .

$- 4 x^{3} + 18 x + \frac{d}{d x} [- 20]$

Schritt 4.1.4

Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.

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Schritt 4.1.4.1

Da $- 20$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 20$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$- 4 x^{3} + 18 x + 0$

Schritt 4.1.4.2

Addiere $- 4 x^{3} + 18 x$ und $0$ .

$f' (x) = - 4 x^{3} + 18 x$

Schritt 4.2

Die erste Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $- 4 x^{3} + 18 x$ .

$- 4 x^{3} + 18 x$

Schritt 5

Setze die erste Ableitung gleich $0$ , dann löse die Gleichung $- 4 x^{3} + 18 x = 0$ .

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Schritt 5.1

Setze die erste Ableitung gleich $0$ .

$- 4 x^{3} + 18 x = 0$

Schritt 5.2

Faktorisiere $- 2 x$ aus $- 4 x^{3} + 18 x$ heraus.

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Schritt 5.2.1

Faktorisiere $- 2 x$ aus $- 4 x^{3}$ heraus.

$- 2 x (2 x^{2}) + 18 x = 0$

Schritt 5.2.2

Faktorisiere $- 2 x$ aus $18 x$ heraus.

$- 2 x (2 x^{2}) - 2 x \cdot - 9 = 0$

Schritt 5.2.3

Faktorisiere $- 2 x$ aus $- 2 x (2 x^{2}) - 2 x (- 9)$ heraus.

$- 2 x (2 x^{2} - 9) = 0$

Schritt 5.3

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

$x = 0$

$2 x^{2} - 9 = 0$

Schritt 5.4

Setze $x$ gleich $0$ .

$x = 0$

Schritt 5.5

Setze $2 x^{2} - 9$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 5.5.1

Setze $2 x^{2} - 9$ gleich $0$ .

$2 x^{2} - 9 = 0$

Schritt 5.5.2

Löse $2 x^{2} - 9 = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 5.5.2.1

Addiere $9$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$2 x^{2} = 9$

Schritt 5.5.2.2

Teile jeden Ausdruck in $2 x^{2} = 9$ durch $2$ und vereinfache.

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Schritt 5.5.2.2.1

Teile jeden Ausdruck in $2 x^{2} = 9$ durch $2$ .

$\frac{2 x^{2}}{2} = \frac{9}{2}$

Schritt 5.5.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 5.5.2.2.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 5.5.2.2.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{2 x^{2}}{2} = \frac{9}{2}$

Schritt 5.5.2.2.2.1.2

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

$x^{2} = \frac{9}{2}$

Schritt 5.5.2.3

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

$x = \pm \sqrt{\frac{9}{2}}$

Schritt 5.5.2.4

Vereinfache $\pm \sqrt{\frac{9}{2}}$ .

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Schritt 5.5.2.4.1

Schreibe $\sqrt{\frac{9}{2}}$ als $\frac{\sqrt{9}}{\sqrt{2}}$ um.

$x = \pm \frac{\sqrt{9}}{\sqrt{2}}$

Schritt 5.5.2.4.2

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 5.5.2.4.2.1

Schreibe $9$ als $3^{2}$ um.

$x = \pm \frac{\sqrt{3^{2}}}{\sqrt{2}}$

Schritt 5.5.2.4.2.2

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

$x = \pm \frac{3}{\sqrt{2}}$

Schritt 5.5.2.4.3

Mutltipliziere $\frac{3}{\sqrt{2}}$ mit $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ .

$x = \pm \frac{3}{\sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

Schritt 5.5.2.4.4

Vereinige und vereinfache den Nenner.

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Schritt 5.5.2.4.4.1

Mutltipliziere $\frac{3}{\sqrt{2}}$ mit $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ .

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{\sqrt{2} \sqrt{2}}$

Schritt 5.5.2.4.4.2

Potenziere $\sqrt{2}$ mit $1$ .

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} \sqrt{2}}$

Schritt 5.5.2.4.4.3

Potenziere $\sqrt{2}$ mit $1$ .

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} {\sqrt{2}}^{1}}$

Schritt 5.5.2.4.4.4

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1 + 1}}$

Schritt 5.5.2.4.4.5

Addiere $1$ und $1$ .

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{2}}$

Schritt 5.5.2.4.4.6

Schreibe ${\sqrt{2}}^{2}$ als $2$ um.

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Schritt 5.5.2.4.4.6.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Schritt 5.5.2.4.4.6.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Schritt 5.5.2.4.4.6.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

Schritt 5.5.2.4.4.6.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 5.5.2.4.4.6.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

Schritt 5.5.2.4.4.6.4.2

Forme den Ausdruck um.

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{2^{1}}$

Schritt 5.5.2.4.4.6.5

Berechne den Exponenten.

$x = \pm \frac{3 \sqrt{2}}{2}$

Schritt 5.5.2.5

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

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Schritt 5.5.2.5.1

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

$x = \frac{3 \sqrt{2}}{2}$

Schritt 5.5.2.5.2

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

$x = - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$

Schritt 5.5.2.5.3

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

$x = \frac{3 \sqrt{2}}{2}, - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$

Schritt 5.6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $- 2 x (2 x^{2} - 9) = 0$ wahr machen.

$x = 0, \frac{3 \sqrt{2}}{2}, - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$

Schritt 6

Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.

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Schritt 6.1

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.

Schritt 7

Kritische Punkte zum auswerten.

$x = 0, \frac{3 \sqrt{2}}{2}, - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$

Schritt 8

Berechne die zweite Ableitung an der Stelle $x = 0$ . Wenn die zweite Ableitung positiv ist, dann ist dies ein lokales Minimum. Wenn sie negativ ist, dann ist dies ein lokales Maximum.

$- 12 {(0)}^{2} + 18$

Schritt 9

Berechne die zweite Ableitung.

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Schritt 9.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 9.1.1

$0$ zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt $0$ .

$- 12 \cdot 0 + 18$

Schritt 9.1.2

Mutltipliziere $- 12$ mit $0$ .

$0 + 18$

Schritt 9.2

Addiere $0$ und $18$ .

$18$

Schritt 10

$x = 0$ ist ein lokales Minimum, weil der Wert der zweiten Ableitung positiv ist. Dies wird auch der Prüfung der zweiten Ableitung genannt.

$x = 0$ ist ein lokales Minimum

Schritt 11

Ermittele den y-Wert, wenn $x = 0$ .

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Schritt 11.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $0$ .

$f (0) = - {(0)}^{4} + 9 {(0)}^{2} - 20$

Schritt 11.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 11.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 11.2.1.1

$0$ zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt $0$ .

$f (0) = - 0 + 9 {(0)}^{2} - 20$

Schritt 11.2.1.2

Mutltipliziere $- 1$ mit $0$ .

$f (0) = 0 + 9 {(0)}^{2} - 20$

Schritt 11.2.1.3

$0$ zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt $0$ .

$f (0) = 0 + 9 \cdot 0 - 20$

Schritt 11.2.1.4

Mutltipliziere $9$ mit $0$ .

$f (0) = 0 + 0 - 20$

Schritt 11.2.2

Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.

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Schritt 11.2.2.1

Addiere $0$ und $0$ .

$f (0) = 0 - 20$

Schritt 11.2.2.2

Subtrahiere $20$ von $0$ .

$f (0) = - 20$

Schritt 11.2.3

Die endgültige Lösung ist $- 20$ .

$y = - 20$

Schritt 12

Berechne die zweite Ableitung an der Stelle $x = \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ . Wenn die zweite Ableitung positiv ist, dann ist dies ein lokales Minimum. Wenn sie negativ ist, dann ist dies ein lokales Maximum.

$- 12 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} + 18$

Schritt 13

Berechne die zweite Ableitung.

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Schritt 13.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 13.1.1

Wende die Exponentenregel ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ an, um den Exponenten zu verteilen.

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Schritt 13.1.1.1

Wende die Produktregel auf $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$- 12 \frac{{(3 \sqrt{2})}^{2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.1.2

Wende die Produktregel auf $3 \sqrt{2}$ an.

$- 12 \frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.2

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 13.1.2.1

Potenziere $3$ mit $2$ .

$- 12 \frac{9 {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.2.2

Schreibe ${\sqrt{2}}^{2}$ als $2$ um.

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Schritt 13.1.2.2.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$- 12 \frac{9 {(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.2.2.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$- 12 \frac{9 \cdot 2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.2.2.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

$- 12 \frac{9 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.2.2.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 13.1.2.2.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$- 12 \frac{9 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.2.2.4.2

Forme den Ausdruck um.

$- 12 \frac{9 \cdot 2^{1}}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.2.2.5

Berechne den Exponenten.

$- 12 \frac{9 \cdot 2}{2^{2}} + 18$

Schritt 13.1.3

Potenziere $2$ mit $2$ .

$- 12 \frac{9 \cdot 2}{4} + 18$

Schritt 13.1.4

Mutltipliziere $9$ mit $2$ .

$- 12 (\frac{18}{4}) + 18$

Schritt 13.1.5

Kürze den gemeinsamen Faktor von $4$ .

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Schritt 13.1.5.1

Faktorisiere $4$ aus $- 12$ heraus.

$4 (- 3) \frac{18}{4} + 18$

Schritt 13.1.5.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$4 \cdot - 3 \frac{18}{4} + 18$

Schritt 13.1.5.3

Forme den Ausdruck um.

$- 3 \cdot 18 + 18$

Schritt 13.1.6

Mutltipliziere $- 3$ mit $18$ .

$- 54 + 18$

Schritt 13.2

Addiere $- 54$ und $18$ .

$- 36$

Schritt 14

$x = \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ ist ein lokales Maximum, weil der Wert der zweiten Ableitung negativ ist. Dies wird auch Prüfung der zweiten Ableitung genannt.

$x = \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ ist ein lokales Maximum

Schritt 15

Ermittele den y-Wert, wenn $x = \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ .

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Schritt 15.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{4} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 15.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 15.2.1.1

Wende die Exponentenregel ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ an, um den Exponenten zu verteilen.

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Schritt 15.2.1.1.1

Wende die Produktregel auf $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{{(3 \sqrt{2})}^{4}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.1.2

Wende die Produktregel auf $3 \sqrt{2}$ an.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{3^{4} {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 15.2.1.2.1

Potenziere $3$ mit $4$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.2

Schreibe ${\sqrt{2}}^{4}$ als $2^{2}$ um.

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Schritt 15.2.1.2.2.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 {(2^{\frac{1}{2}})}^{4}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.2.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{1}{2} \cdot 4}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.2.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $4$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{4}{2}}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.2.4

Kürze den gemeinsamen Teiler von $4$ und $2$ .

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Schritt 15.2.1.2.2.4.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{2 \cdot 2}{2}}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.2.4.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 15.2.1.2.2.4.2.1

Faktorisiere $2$ aus $2$ heraus.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{2 \cdot 2}{2 (1)}}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.2.4.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1}}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.2.4.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{2}{1}}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.2.4.2.4

Dividiere $2$ durch $1$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{2}}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.2.3

Potenziere $2$ mit $2$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 4}{2^{4}} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.3

Potenziere $2$ mit $4$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 4}{16} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.4

Mutltipliziere $81$ mit $4$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{324}{16} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.5

Kürze den gemeinsamen Teiler von $324$ und $16$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 15.2.1.5.1

Faktorisiere $4$ aus $324$ heraus.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{4 (81)}{16} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.5.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 15.2.1.5.2.1

Faktorisiere $4$ aus $16$ heraus.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{4 \cdot 81}{4 \cdot 4} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.5.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{4 \cdot 81}{4 \cdot 4} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.5.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 15.2.1.6

Wende die Exponentenregel ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ an, um den Exponenten zu verteilen.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 15.2.1.6.1

Wende die Produktregel auf $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{{(3 \sqrt{2})}^{2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.6.2

Wende die Produktregel auf $3 \sqrt{2}$ an.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.7

Vereinfache den Zähler.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 15.2.1.7.1

Potenziere $3$ mit $2$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.7.2

Schreibe ${\sqrt{2}}^{2}$ als $2$ um.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 15.2.1.7.2.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 {(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.7.2.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.7.2.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.7.2.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 15.2.1.7.2.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.7.2.4.2

Forme den Ausdruck um.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.7.2.5

Berechne den Exponenten.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2}{2^{2}}) - 20$

Schritt 15.2.1.8

Potenziere $2$ mit $2$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2}{4}) - 20$

Schritt 15.2.1.9

Mutltipliziere $9$ mit $2$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{18}{4}) - 20$

Schritt 15.2.1.10

Kürze den gemeinsamen Teiler von $18$ und $4$ .

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Schritt 15.2.1.10.1

Faktorisiere $2$ aus $18$ heraus.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{2 (9)}{4}) - 20$

Schritt 15.2.1.10.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 15.2.1.10.2.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{2 \cdot 9}{2 \cdot 2}) - 20$

Schritt 15.2.1.10.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{2 \cdot 9}{2 \cdot 2}) - 20$

Schritt 15.2.1.10.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9}{2}) - 20$

Schritt 15.2.1.11

Multipliziere $9 (\frac{9}{2})$ .

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Schritt 15.2.1.11.1

Kombiniere $9$ und $\frac{9}{2}$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{9 \cdot 9}{2} - 20$

Schritt 15.2.1.11.2

Mutltipliziere $9$ mit $9$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81}{2} - 20$

Schritt 15.2.2

Ermittle den gemeinsamen Nenner.

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Schritt 15.2.2.1

Mutltipliziere $\frac{81}{2}$ mit $\frac{2}{2}$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81}{2} \cdot \frac{2}{2} - 20$

Schritt 15.2.2.2

Mutltipliziere $\frac{81}{2}$ mit $\frac{2}{2}$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{2 \cdot 2} - 20$

Schritt 15.2.2.3

Schreibe $- 20$ als einen Bruch mit dem Nenner $1$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{- 20}{1}$

Schritt 15.2.2.4

Mutltipliziere $\frac{- 20}{1}$ mit $\frac{4}{4}$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{- 20}{1} \cdot \frac{4}{4}$

Schritt 15.2.2.5

Mutltipliziere $\frac{- 20}{1}$ mit $\frac{4}{4}$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{- 20 \cdot 4}{4}$

Schritt 15.2.2.6

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{4} + \frac{- 20 \cdot 4}{4}$

Schritt 15.2.3

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{- 81 + 81 \cdot 2 - 20 \cdot 4}{4}$

Schritt 15.2.4

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 15.2.4.1

Mutltipliziere $81$ mit $2$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{- 81 + 162 - 20 \cdot 4}{4}$

Schritt 15.2.4.2

Mutltipliziere $- 20$ mit $4$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{- 81 + 162 - 80}{4}$

Schritt 15.2.5

Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.

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Schritt 15.2.5.1

Addiere $- 81$ und $162$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{81 - 80}{4}$

Schritt 15.2.5.2

Subtrahiere $80$ von $81$ .

$f (\frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4}$

Schritt 15.2.6

Die endgültige Lösung ist $\frac{1}{4}$ .

$y = \frac{1}{4}$

Schritt 16

Berechne die zweite Ableitung an der Stelle $x = - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ . Wenn die zweite Ableitung positiv ist, dann ist dies ein lokales Minimum. Wenn sie negativ ist, dann ist dies ein lokales Maximum.

$- 12 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} + 18$

Schritt 17

Berechne die zweite Ableitung.

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Schritt 17.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 17.1.1

Wende die Exponentenregel ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ an, um den Exponenten zu verteilen.

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Schritt 17.1.1.1

Wende die Produktregel auf $- \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$- 12 ({(- 1)}^{2} {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2}) + 18$

Schritt 17.1.1.2

Wende die Produktregel auf $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$- 12 ({(- 1)}^{2} \frac{{(3 \sqrt{2})}^{2}}{2^{2}}) + 18$

Schritt 17.1.1.3

Wende die Produktregel auf $3 \sqrt{2}$ an.

$- 12 ({(- 1)}^{2} \frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) + 18$

Schritt 17.1.2

Potenziere $- 1$ mit $2$ .

$- 12 (1 \frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) + 18$

Schritt 17.1.3

Mutltipliziere $\frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}$ mit $1$ .

$- 12 \frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 17.1.4

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 17.1.4.1

Potenziere $3$ mit $2$ .

$- 12 \frac{9 {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 17.1.4.2

Schreibe ${\sqrt{2}}^{2}$ als $2$ um.

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Schritt 17.1.4.2.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$- 12 \frac{9 {(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 17.1.4.2.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$- 12 \frac{9 \cdot 2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}} + 18$

Schritt 17.1.4.2.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

$- 12 \frac{9 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} + 18$

Schritt 17.1.4.2.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 17.1.4.2.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$- 12 \frac{9 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} + 18$

Schritt 17.1.4.2.4.2

Forme den Ausdruck um.

$- 12 \frac{9 \cdot 2^{1}}{2^{2}} + 18$

Schritt 17.1.4.2.5

Berechne den Exponenten.

$- 12 \frac{9 \cdot 2}{2^{2}} + 18$

Schritt 17.1.5

Potenziere $2$ mit $2$ .

$- 12 \frac{9 \cdot 2}{4} + 18$

Schritt 17.1.6

Mutltipliziere $9$ mit $2$ .

$- 12 (\frac{18}{4}) + 18$

Schritt 17.1.7

Kürze den gemeinsamen Faktor von $4$ .

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Schritt 17.1.7.1

Faktorisiere $4$ aus $- 12$ heraus.

$4 (- 3) \frac{18}{4} + 18$

Schritt 17.1.7.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$4 \cdot - 3 \frac{18}{4} + 18$

Schritt 17.1.7.3

Forme den Ausdruck um.

$- 3 \cdot 18 + 18$

Schritt 17.1.8

Mutltipliziere $- 3$ mit $18$ .

$- 54 + 18$

Schritt 17.2

Addiere $- 54$ und $18$ .

$- 36$

Schritt 18

$x = - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ ist ein lokales Maximum, weil der Wert der zweiten Ableitung negativ ist. Dies wird auch Prüfung der zweiten Ableitung genannt.

$x = - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ ist ein lokales Maximum

Schritt 19

Ermittele den y-Wert, wenn $x = - \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ .

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Schritt 19.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $- \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{4} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 19.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 19.2.1.1

Wende die Exponentenregel ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ an, um den Exponenten zu verteilen.

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Schritt 19.2.1.1.1

Wende die Produktregel auf $- \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - ({(- 1)}^{4} {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{4}) + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.1.2

Wende die Produktregel auf $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - ({(- 1)}^{4} (\frac{{(3 \sqrt{2})}^{4}}{2^{4}})) + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.1.3

Wende die Produktregel auf $3 \sqrt{2}$ an.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - ({(- 1)}^{4} (\frac{3^{4} {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}})) + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.2

Multipliziere $- 1$ mit ${(- 1)}^{4}$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 19.2.1.2.1

Bewege ${(- 1)}^{4}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = {(- 1)}^{4} \cdot (- 1 \frac{3^{4} {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}) + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.2.2

Mutltipliziere ${(- 1)}^{4}$ mit $- 1$ .

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Schritt 19.2.1.2.2.1

Potenziere $- 1$ mit $1$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = {(- 1)}^{4} \cdot ((- 1) (\frac{3^{4} {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}})) + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.2.2.2

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = {(- 1)}^{4 + 1} (\frac{3^{4} {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}) + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.2.3

Addiere $4$ und $1$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = {(- 1)}^{5} (\frac{3^{4} {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}) + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.3

Potenziere $- 1$ mit $5$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{3^{4} {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 19.2.1.4.1

Potenziere $3$ mit $4$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 {\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.2

Schreibe ${\sqrt{2}}^{4}$ als $2^{2}$ um.

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Schritt 19.2.1.4.2.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 {(2^{\frac{1}{2}})}^{4}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.2.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{1}{2} \cdot 4}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.2.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $4$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{4}{2}}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.2.4

Kürze den gemeinsamen Teiler von $4$ und $2$ .

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Schritt 19.2.1.4.2.4.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{2 \cdot 2}{2}}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.2.4.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 19.2.1.4.2.4.2.1

Faktorisiere $2$ aus $2$ heraus.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{2 \cdot 2}{2 (1)}}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.2.4.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1}}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.2.4.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{\frac{2}{1}}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.2.4.2.4

Dividiere $2$ durch $1$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 2^{2}}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.4.3

Potenziere $2$ mit $2$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 4}{2^{4}} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.5

Potenziere $2$ mit $4$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81 \cdot 4}{16} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.6

Mutltipliziere $81$ mit $4$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{324}{16} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.7

Kürze den gemeinsamen Teiler von $324$ und $16$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 19.2.1.7.1

Faktorisiere $4$ aus $324$ heraus.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{4 (81)}{16} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.7.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 19.2.1.7.2.1

Faktorisiere $4$ aus $16$ heraus.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{4 \cdot 81}{4 \cdot 4} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.7.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{4 \cdot 81}{4 \cdot 4} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.7.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 {(- \frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2} - 20$

Schritt 19.2.1.8

Wende die Exponentenregel ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ an, um den Exponenten zu verteilen.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 19.2.1.8.1

Wende die Produktregel auf $- \frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 ({(- 1)}^{2} {(\frac{3 \sqrt{2}}{2})}^{2}) - 20$

Schritt 19.2.1.8.2

Wende die Produktregel auf $\frac{3 \sqrt{2}}{2}$ an.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 ({(- 1)}^{2} (\frac{{(3 \sqrt{2})}^{2}}{2^{2}})) - 20$

Schritt 19.2.1.8.3

Wende die Produktregel auf $3 \sqrt{2}$ an.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 ({(- 1)}^{2} (\frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}})) - 20$

Schritt 19.2.1.9

Potenziere $- 1$ mit $2$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (1 (\frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}})) - 20$

Schritt 19.2.1.10

Mutltipliziere $\frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}$ mit $1$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{3^{2} {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 19.2.1.11

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 19.2.1.11.1

Potenziere $3$ mit $2$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 {\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 19.2.1.11.2

Schreibe ${\sqrt{2}}^{2}$ als $2$ um.

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Schritt 19.2.1.11.2.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 {(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 19.2.1.11.2.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 19.2.1.11.2.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 19.2.1.11.2.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 19.2.1.11.2.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}) - 20$

Schritt 19.2.1.11.2.4.2

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2}{2^{2}}) - 20$

Schritt 19.2.1.11.2.5

Berechne den Exponenten.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2}{2^{2}}) - 20$

Schritt 19.2.1.12

Potenziere $2$ mit $2$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9 \cdot 2}{4}) - 20$

Schritt 19.2.1.13

Mutltipliziere $9$ mit $2$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{18}{4}) - 20$

Schritt 19.2.1.14

Kürze den gemeinsamen Teiler von $18$ und $4$ .

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Schritt 19.2.1.14.1

Faktorisiere $2$ aus $18$ heraus.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{2 (9)}{4}) - 20$

Schritt 19.2.1.14.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 19.2.1.14.2.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{2 \cdot 9}{2 \cdot 2}) - 20$

Schritt 19.2.1.14.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{2 \cdot 9}{2 \cdot 2}) - 20$

Schritt 19.2.1.14.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + 9 (\frac{9}{2}) - 20$

Schritt 19.2.1.15

Multipliziere $9 (\frac{9}{2})$ .

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Schritt 19.2.1.15.1

Kombiniere $9$ und $\frac{9}{2}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{9 \cdot 9}{2} - 20$

Schritt 19.2.1.15.2

Mutltipliziere $9$ mit $9$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81}{2} - 20$

Schritt 19.2.2

Ermittle den gemeinsamen Nenner.

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Schritt 19.2.2.1

Mutltipliziere $\frac{81}{2}$ mit $\frac{2}{2}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81}{2} \cdot \frac{2}{2} - 20$

Schritt 19.2.2.2

Mutltipliziere $\frac{81}{2}$ mit $\frac{2}{2}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{2 \cdot 2} - 20$

Schritt 19.2.2.3

Schreibe $- 20$ als einen Bruch mit dem Nenner $1$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{- 20}{1}$

Schritt 19.2.2.4

Mutltipliziere $\frac{- 20}{1}$ mit $\frac{4}{4}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{- 20}{1} \cdot \frac{4}{4}$

Schritt 19.2.2.5

Mutltipliziere $\frac{- 20}{1}$ mit $\frac{4}{4}$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{- 20 \cdot 4}{4}$

Schritt 19.2.2.6

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = - \frac{81}{4} + \frac{81 \cdot 2}{4} + \frac{- 20 \cdot 4}{4}$

Schritt 19.2.3

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{- 81 + 81 \cdot 2 - 20 \cdot 4}{4}$

Schritt 19.2.4

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 19.2.4.1

Mutltipliziere $81$ mit $2$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{- 81 + 162 - 20 \cdot 4}{4}$

Schritt 19.2.4.2

Mutltipliziere $- 20$ mit $4$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{- 81 + 162 - 80}{4}$

Schritt 19.2.5

Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.

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Schritt 19.2.5.1

Addiere $- 81$ und $162$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{81 - 80}{4}$

Schritt 19.2.5.2

Subtrahiere $80$ von $81$ .

$f (- \frac{3 \sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4}$

Schritt 19.2.6

Die endgültige Lösung ist $\frac{1}{4}$ .

$y = \frac{1}{4}$

Schritt 20

Dies sind die lokalen Extrema für $f (x) = - x^{4} + 9 x^{2} - 20$ .

$(0, - 20)$ ist ein lokales Minimum

$(\frac{3 \sqrt{2}}{2}, \frac{1}{4})$ ist ein lokales Maximum

$(- \frac{3 \sqrt{2}}{2}, \frac{1}{4})$ ist ein lokales Maximum

Schritt 21