Analysis Beispiele

$f (x) = {({(x - 2)}^{2} - x)}^{2}$ at $x = 3$

Schritt 1

Bestimme den entsprechenden $y$ -Wert zu $x = 3$ .

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Schritt 1.1

Setze $3$ für $x$ ein.

$y = {({((3) - 2)}^{2} - (3))}^{2}$

Schritt 1.2

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 1.2.1

Entferne die Klammern.

$y = {({(3 - 2)}^{2} - (3))}^{2}$

Schritt 1.2.2

Entferne die Klammern.

$y = {({((3) - 2)}^{2} - (3))}^{2}$

Schritt 1.2.3

Vereinfache ${({((3) - 2)}^{2} - (3))}^{2}$ .

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Schritt 1.2.3.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 1.2.3.1.1

Subtrahiere $2$ von $3$ .

$y = {(1^{2} - (3))}^{2}$

Schritt 1.2.3.1.2

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$y = {(1 - (3))}^{2}$

Schritt 1.2.3.1.3

Mutltipliziere $- 1$ mit $3$ .

$y = {(1 - 3)}^{2}$

Schritt 1.2.3.2

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 1.2.3.2.1

Subtrahiere $3$ von $1$ .

$y = {(- 2)}^{2}$

Schritt 1.2.3.2.2

Potenziere $- 2$ mit $2$ .

$y = 4$

Schritt 2

Finde die erste Ableitung und werte sie bei $x = 3$ und $y = 4$ aus, um die Steigung der Tangentenlinie zu finden.

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Schritt 2.1

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = x^{2}$ und $g (x) = {(x - 2)}^{2} - x$ .

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Schritt 2.1.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u_{1}$ durch ${(x - 2)}^{2} - x$ .

$\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{2}] \frac{d}{d x} [{(x - 2)}^{2} - x]$

Schritt 2.1.2

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

$2 u_{1} \frac{d}{d x} [{(x - 2)}^{2} - x]$

Schritt 2.1.3

Ersetze alle $u_{1}$ durch ${(x - 2)}^{2} - x$ .

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) \frac{d}{d x} [{(x - 2)}^{2} - x]$

Schritt 2.2

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

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (\frac{d}{d x} [{(x - 2)}^{2}] + \frac{d}{d x} [- x])$

Schritt 2.3

Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ ist $f' (g (x)) g' (x)$ , mit $f (x) = x^{2}$ und $g (x) = x - 2$ .

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Schritt 2.3.1

Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze $u_{2}$ durch $x - 2$ .

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (\frac{d}{d u_{2}} [{u_{2}}^{2}] \frac{d}{d x} [x - 2] + \frac{d}{d x} [- x])$

Schritt 2.3.2

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

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (2 u_{2} \frac{d}{d x} [x - 2] + \frac{d}{d x} [- x])$

Schritt 2.3.3

Ersetze alle $u_{2}$ durch $x - 2$ .

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (2 (x - 2) \frac{d}{d x} [x - 2] + \frac{d}{d x} [- x])$

Schritt 2.4

Differenziere.

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Schritt 2.4.1

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

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (2 (x - 2) (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]) + \frac{d}{d x} [- x])$

Schritt 2.4.2

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

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

Schritt 2.4.3

Da $- 2$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 2$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (2 (x - 2) (1 + 0) + \frac{d}{d x} [- x])$

Schritt 2.4.4

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 2.4.4.1

Addiere $1$ und $0$ .

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

Schritt 2.4.4.2

Mutltipliziere $2$ mit $1$ .

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (2 (x - 2) + \frac{d}{d x} [- x])$

Schritt 2.4.5

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

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (2 (x - 2) - \frac{d}{d x} [x])$

Schritt 2.4.6

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

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (2 (x - 2) - 1 \cdot 1)$

Schritt 2.4.7

Mutltipliziere $- 1$ mit $1$ .

$2 ({(x - 2)}^{2} - x) (2 (x - 2) - 1)$

Schritt 2.5

Vereinfache.

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Schritt 2.5.1

Wende das Distributivgesetz an.

$(2 {(x - 2)}^{2} + 2 (- x)) (2 (x - 2) - 1)$

Schritt 2.5.2

Wende das Distributivgesetz an.

$(2 {(x - 2)}^{2} + 2 (- x)) (2 x + 2 \cdot - 2 - 1)$

Schritt 2.5.3

Vereine die Terme

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Schritt 2.5.3.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $2$ .

$(2 {(x - 2)}^{2} - 2 x) (2 x + 2 \cdot - 2 - 1)$

Schritt 2.5.3.2

Mutltipliziere $2$ mit $- 2$ .

$(2 {(x - 2)}^{2} - 2 x) (2 x - 4 - 1)$

Schritt 2.5.3.3

Subtrahiere $1$ von $- 4$ .

$(2 {(x - 2)}^{2} - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 2.5.4.1

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

$(2 ((x - 2) (x - 2)) - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.2

Multipliziere $(x - 2) (x - 2)$ aus unter Verwendung der FOIL-Methode.

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Schritt 2.5.4.2.1

Wende das Distributivgesetz an.

$(2 (x (x - 2) - 2 (x - 2)) - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.2.2

Wende das Distributivgesetz an.

$(2 (x \cdot x + x \cdot - 2 - 2 (x - 2)) - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.2.3

Wende das Distributivgesetz an.

$(2 (x \cdot x + x \cdot - 2 - 2 x - 2 \cdot - 2) - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.3

Vereinfache und fasse gleichartige Terme zusammen.

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Schritt 2.5.4.3.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 2.5.4.3.1.1

Mutltipliziere $x$ mit $x$ .

$(2 (x^{2} + x \cdot - 2 - 2 x - 2 \cdot - 2) - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.3.1.2

Bringe $- 2$ auf die linke Seite von $x$ .

$(2 (x^{2} - 2 \cdot x - 2 x - 2 \cdot - 2) - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.3.1.3

Mutltipliziere $- 2$ mit $- 2$ .

$(2 (x^{2} - 2 x - 2 x + 4) - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.3.2

Subtrahiere $2 x$ von $- 2 x$ .

$(2 (x^{2} - 4 x + 4) - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.4

Wende das Distributivgesetz an.

$(2 x^{2} + 2 (- 4 x) + 2 \cdot 4 - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.5

Vereinfache.

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Schritt 2.5.4.5.1

Mutltipliziere $- 4$ mit $2$ .

$(2 x^{2} - 8 x + 2 \cdot 4 - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.4.5.2

Mutltipliziere $2$ mit $4$ .

$(2 x^{2} - 8 x + 8 - 2 x) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.5

Subtrahiere $2 x$ von $- 8 x$ .

$(2 x^{2} - 10 x + 8) (2 x - 5)$

Schritt 2.5.6

Multipliziere $(2 x^{2} - 10 x + 8) (2 x - 5)$ aus durch Multiplizieren jedes Terms des ersten Ausdrucks mit jedem Term des zweiten Ausdrucks.

$2 x^{2} (2 x) + 2 x^{2} \cdot - 5 - 10 x (2 x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 2.5.7.1

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$2 \cdot 2 x^{2} x + 2 x^{2} \cdot - 5 - 10 x (2 x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.2

Multipliziere $x^{2}$ mit $x$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 2.5.7.2.1

Bewege $x$ .

$2 \cdot 2 (x \cdot x^{2}) + 2 x^{2} \cdot - 5 - 10 x (2 x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.2.2

Mutltipliziere $x$ mit $x^{2}$ .

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Schritt 2.5.7.2.2.1

Potenziere $x$ mit $1$ .

$2 \cdot 2 (x^{1} x^{2}) + 2 x^{2} \cdot - 5 - 10 x (2 x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.2.2.2

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

$2 \cdot 2 x^{1 + 2} + 2 x^{2} \cdot - 5 - 10 x (2 x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.2.3

Addiere $1$ und $2$ .

$2 \cdot 2 x^{3} + 2 x^{2} \cdot - 5 - 10 x (2 x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.3

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$4 x^{3} + 2 x^{2} \cdot - 5 - 10 x (2 x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.4

Mutltipliziere $- 5$ mit $2$ .

$4 x^{3} - 10 x^{2} - 10 x (2 x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.5

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$4 x^{3} - 10 x^{2} - 10 \cdot 2 x \cdot x - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.6

Multipliziere $x$ mit $x$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 2.5.7.6.1

Bewege $x$ .

$4 x^{3} - 10 x^{2} - 10 \cdot 2 (x \cdot x) - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.6.2

Mutltipliziere $x$ mit $x$ .

$4 x^{3} - 10 x^{2} - 10 \cdot 2 x^{2} - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.7

Mutltipliziere $- 10$ mit $2$ .

$4 x^{3} - 10 x^{2} - 20 x^{2} - 10 x \cdot - 5 + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.8

Mutltipliziere $- 5$ mit $- 10$ .

$4 x^{3} - 10 x^{2} - 20 x^{2} + 50 x + 8 (2 x) + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.9

Mutltipliziere $2$ mit $8$ .

$4 x^{3} - 10 x^{2} - 20 x^{2} + 50 x + 16 x + 8 \cdot - 5$

Schritt 2.5.7.10

Mutltipliziere $8$ mit $- 5$ .

$4 x^{3} - 10 x^{2} - 20 x^{2} + 50 x + 16 x - 40$

Schritt 2.5.8

Subtrahiere $20 x^{2}$ von $- 10 x^{2}$ .

$4 x^{3} - 30 x^{2} + 50 x + 16 x - 40$

Schritt 2.5.9

Addiere $50 x$ und $16 x$ .

$4 x^{3} - 30 x^{2} + 66 x - 40$

Schritt 2.6

Bestimme die Ableitung bei $x = 3$ .

$4 {(3)}^{3} - 30 {(3)}^{2} + 66 (3) - 40$

Schritt 2.7

Vereinfache.

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Schritt 2.7.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 2.7.1.1

Potenziere $3$ mit $3$ .

$4 \cdot 27 - 30 {(3)}^{2} + 66 (3) - 40$

Schritt 2.7.1.2

Mutltipliziere $4$ mit $27$ .

$108 - 30 {(3)}^{2} + 66 (3) - 40$

Schritt 2.7.1.3

Potenziere $3$ mit $2$ .

$108 - 30 \cdot 9 + 66 (3) - 40$

Schritt 2.7.1.4

Mutltipliziere $- 30$ mit $9$ .

$108 - 270 + 66 (3) - 40$

Schritt 2.7.1.5

Mutltipliziere $66$ mit $3$ .

$108 - 270 + 198 - 40$

Schritt 2.7.2

Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.

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Schritt 2.7.2.1

Subtrahiere $270$ von $108$ .

$- 162 + 198 - 40$

Schritt 2.7.2.2

Addiere $- 162$ und $198$ .

$36 - 40$

Schritt 2.7.2.3

Subtrahiere $40$ von $36$ .

$- 4$

Schritt 3

Steigung und Punktwerte in die Punkt-Steigungs-Formel einfügen und für $y$ lösen.

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Schritt 3.1

Benutze die Steigung $- 4$ und einen gegebenen Punkt $(3, 4)$ , um $x_{1}$ und $y_{1}$ in der Punkt-Steigungs-Form $y - y_{1} = m (x - x_{1})$ zu substituieren, welche von der Gleichung für die Steigung $m = \frac{y_{2} - y_{1}}{x_{2} - x_{1}}$ abgeleitet ist.

$y - (4) = - 4 \cdot (x - (3))$

Schritt 3.2

Vereinfache die Gleichung und behalte die Punkt-Richtungs-Form bei.

$y - 4 = - 4 \cdot (x - 3)$

Schritt 3.3

Löse nach $y$ auf.

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Schritt 3.3.1

Vereinfache $- 4 \cdot (x - 3)$ .

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Schritt 3.3.1.1

Forme um.

$y - 4 = 0 + 0 - 4 \cdot (x - 3)$

Schritt 3.3.1.2

Vereinfache durch Addieren von Nullen.

$y - 4 = - 4 \cdot (x - 3)$

Schritt 3.3.1.3

Wende das Distributivgesetz an.

$y - 4 = - 4 x - 4 \cdot - 3$

Schritt 3.3.1.4

Mutltipliziere $- 4$ mit $- 3$ .

$y - 4 = - 4 x + 12$

Schritt 3.3.2

Bringe alle Terme, die nicht $y$ enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.

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Schritt 3.3.2.1

Addiere $4$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$y = - 4 x + 12 + 4$

Schritt 3.3.2.2

Addiere $12$ und $4$ .

$y = - 4 x + 16$

Schritt 4