Analysis Beispiele

$x + \frac{4}{x}$

Schritt 1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 1.1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 1.1.1

Differenziere.

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Schritt 1.1.1.1

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

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [\frac{4}{x}]$

Schritt 1.1.1.2

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

$1 + \frac{d}{d x} [\frac{4}{x}]$

Schritt 1.1.2

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

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Schritt 1.1.2.1

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

$1 + 4 \frac{d}{d x} [\frac{1}{x}]$

Schritt 1.1.2.2

Schreibe $\frac{1}{x}$ als $x^{- 1}$ um.

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

Schritt 1.1.2.3

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

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

Schritt 1.1.2.4

Mutltipliziere $- 1$ mit $4$ .

$1 - 4 x^{- 2}$

Schritt 1.1.3

Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$1 - 4 \frac{1}{x^{2}}$

Schritt 1.1.4

Vereinfache.

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Schritt 1.1.4.1

Vereine die Terme

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Schritt 1.1.4.1.1

Kombiniere $- 4$ und $\frac{1}{x^{2}}$ .

$1 + \frac{- 4}{x^{2}}$

Schritt 1.1.4.1.2

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$1 - \frac{4}{x^{2}}$

Schritt 1.1.4.2

Stelle die Terme um.

$f' (x) = - \frac{4}{x^{2}} + 1$

Schritt 1.2

Die erste Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $- \frac{4}{x^{2}} + 1$ .

$- \frac{4}{x^{2}} + 1$

Schritt 2

Setze die erste Ableitung gleich $0$ , dann löse die Gleichung $- \frac{4}{x^{2}} + 1 = 0$ .

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Schritt 2.1

Setze die erste Ableitung gleich $0$ .

$- \frac{4}{x^{2}} + 1 = 0$

Schritt 2.2

Subtrahiere $1$ von beiden Seiten der Gleichung.

$- \frac{4}{x^{2}} = - 1$

Schritt 2.3

Finde den Hauptnenner der Terme in der Gleichung.

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Schritt 2.3.1

Den Hauptnenner einer Liste von Werten zu bestimmen, ist das gleiche wie das kgV der Nenner dieser Werte zu bestimmen.

$x^{2}, 1$

Schritt 2.3.2

Das kleinste gemeinsame Vielfache eines beliebigen Ausdrucks ist der Ausdruck.

$x^{2}$

Schritt 2.4

Multipliziere jeden Term in $- \frac{4}{x^{2}} = - 1$ mit $x^{2}$ um die Brüche zu eliminieren.

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Schritt 2.4.1

Multipliziere jeden Term in $- \frac{4}{x^{2}} = - 1$ mit $x^{2}$ .

$- \frac{4}{x^{2}} x^{2} = - x^{2}$

Schritt 2.4.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 2.4.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $x^{2}$ .

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Schritt 2.4.2.1.1

Bringe das führende Minuszeichen in $- \frac{4}{x^{2}}$ in den Zähler.

$\frac{- 4}{x^{2}} x^{2} = - x^{2}$

Schritt 2.4.2.1.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{- 4}{x^{2}} x^{2} = - x^{2}$

Schritt 2.4.2.1.3

Forme den Ausdruck um.

$- 4 = - x^{2}$

Schritt 2.5

Löse die Gleichung.

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Schritt 2.5.1

Schreibe die Gleichung als $- x^{2} = - 4$ um.

$- x^{2} = - 4$

Schritt 2.5.2

Teile jeden Ausdruck in $- x^{2} = - 4$ durch $- 1$ und vereinfache.

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Schritt 2.5.2.1

Teile jeden Ausdruck in $- x^{2} = - 4$ durch $- 1$ .

$\frac{- x^{2}}{- 1} = \frac{- 4}{- 1}$

Schritt 2.5.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 2.5.2.2.1

Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.

$\frac{x^{2}}{1} = \frac{- 4}{- 1}$

Schritt 2.5.2.2.2

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

$x^{2} = \frac{- 4}{- 1}$

Schritt 2.5.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 2.5.2.3.1

Dividiere $- 4$ durch $- 1$ .

$x^{2} = 4$

Schritt 2.5.3

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

$x = \pm \sqrt{4}$

Schritt 2.5.4

Vereinfache $\pm \sqrt{4}$ .

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Schritt 2.5.4.1

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

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

Schritt 2.5.4.2

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

$x = \pm 2$

Schritt 2.5.5

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

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Schritt 2.5.5.1

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

$x = 2$

Schritt 2.5.5.2

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

$x = - 2$

Schritt 2.5.5.3

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

$x = 2, - 2$

Schritt 3

Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.

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Schritt 3.1

Setze den Nenner in $\frac{4}{x^{2}}$ gleich $0$ , um zu ermitteln, wo der Ausdruck nicht definiert ist.

$x^{2} = 0$

Schritt 3.2

Löse nach $x$ auf.

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Schritt 3.2.1

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

$x = \pm \sqrt{0}$

Schritt 3.2.2

Vereinfache $\pm \sqrt{0}$ .

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Schritt 3.2.2.1

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

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

Schritt 3.2.2.2

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

$x = \pm 0$

Schritt 3.2.2.3

Plus oder Minus $0$ ist $0$ .

$x = 0$

Schritt 4

Werte $x + \frac{4}{x}$ an jeden $x$ Wert aus, wo die Ableitung $0$ ist oder nicht definiert ist.

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Schritt 4.1

Berechne bei $x = 2$ .

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Schritt 4.1.1

Ersetze $x$ durch $2$ .

$(2) + \frac{4}{2}$

Schritt 4.1.2

Vereinfache.

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Schritt 4.1.2.1

Dividiere $4$ durch $2$ .

$2 + 2$

Schritt 4.1.2.2

Addiere $2$ und $2$ .

$4$

Schritt 4.2

Berechne bei $x = - 2$ .

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Schritt 4.2.1

Ersetze $x$ durch $- 2$ .

$(- 2) + \frac{4}{- 2}$

Schritt 4.2.2

Vereinfache.

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Schritt 4.2.2.1

Dividiere $4$ durch $- 2$ .

$- 2 - 2$

Schritt 4.2.2.2

Subtrahiere $2$ von $- 2$ .

$- 4$

Schritt 4.3

Berechne bei $x = 0$ .

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Schritt 4.3.1

Ersetze $x$ durch $0$ .

$(0) + \frac{4}{0}$

Schritt 4.3.2

Der Ausdruck enthält eine Division durch $0$ . Der Ausdruck ist nicht definiert.

Undefiniert

Schritt 4.4

Liste all Punkte auf.

$(2, 4), (- 2, - 4)$

Schritt 5