Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima y=xe^(-x)
Schritt 1
Schreibe als Funktion.
Schritt 2
Ermittle die erste Ableitung der Funktion.
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Schritt 2.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 2.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.3
Differenziere.
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Schritt 2.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3.3
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 2.3.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3.3.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 2.3.3.3
Schreibe als um.
Schritt 2.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.4
Vereinfache.
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Schritt 2.4.1
Stelle die Terme um.
Schritt 2.4.2
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 3
Ermittle die zweite Ableitung der Funktion.
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Schritt 3.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 3.2
Berechne .
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Schritt 3.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 3.2.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 3.2.3
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 3.2.3.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 3.2.3.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 3.2.3.3
Ersetze alle durch .
Schritt 3.2.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 3.2.5
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 3.2.6
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 3.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.2.8
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 3.2.9
Schreibe als um.
Schritt 3.2.10
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.3
Berechne .
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Schritt 3.3.1
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 3.3.1.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 3.3.1.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 3.3.1.3
Ersetze alle durch .
Schritt 3.3.2
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 3.3.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 3.3.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.3.5
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 3.3.6
Schreibe als um.
Schritt 3.4
Vereinfache.
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Schritt 3.4.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 3.4.2
Vereine die Terme
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Schritt 3.4.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.4.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 3.4.2.3
Subtrahiere von .
Schritt 3.4.3
Stelle die Terme um.
Schritt 3.4.4
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 4
Um die lokalen Maximum- und Minimumwerte einer Funktion zu ermitteln, setze die Ableitung gleich und löse die Gleichung.
Schritt 5
Bestimme die erste Ableitung.
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Schritt 5.1
Bestimme die erste Ableitung.
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Schritt 5.1.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 5.1.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 5.1.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 5.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 5.1.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 5.1.3
Differenziere.
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Schritt 5.1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 5.1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 5.1.3.3
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 5.1.3.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.1.3.3.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 5.1.3.3.3
Schreibe als um.
Schritt 5.1.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 5.1.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.1.4
Vereinfache.
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Schritt 5.1.4.1
Stelle die Terme um.
Schritt 5.1.4.2
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 5.2
Die erste Ableitung von nach ist .
Schritt 6
Setze die erste Ableitung gleich , dann löse die Gleichung .
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Schritt 6.1
Setze die erste Ableitung gleich .
Schritt 6.2
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 6.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 6.2.2
Multipliziere mit .
Schritt 6.2.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 6.3
Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich .
Schritt 6.4
Setze gleich und löse nach auf.
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Schritt 6.4.1
Setze gleich .
Schritt 6.4.2
Löse nach auf.
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Schritt 6.4.2.1
Berechne von beiden Seiten der Gleichung den natürlichen Logarithmus, um die Variable vom Exponenten zu entfernen.
Schritt 6.4.2.2
Die Gleichung kann nicht gelöst werden, da nicht definiert ist.
Undefiniert
Schritt 6.4.2.3
Es gibt keine Lösung für
Keine Lösung
Keine Lösung
Keine Lösung
Schritt 6.5
Setze gleich und löse nach auf.
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Schritt 6.5.1
Setze gleich .
Schritt 6.5.2
Löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.5.2.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 6.5.2.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 6.5.2.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 6.5.2.2.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 6.5.2.2.2.1
Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.
Schritt 6.5.2.2.2.2
Dividiere durch .
Schritt 6.5.2.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 6.5.2.2.3.1
Dividiere durch .
Schritt 6.6
Die endgültige Lösung sind alle Werte, die wahr machen.
Schritt 7
Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.
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Schritt 7.1
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 8
Kritische Punkte zum auswerten.
Schritt 9
Berechne die zweite Ableitung an der Stelle . Wenn die zweite Ableitung positiv ist, dann ist dies ein lokales Minimum. Wenn sie negativ ist, dann ist dies ein lokales Maximum.
Schritt 10
Berechne die zweite Ableitung.
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Schritt 10.1
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 10.1.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.1.3
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 10.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.1.5
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 10.1.6
Kombiniere und .
Schritt 10.1.7
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 10.2
Kombiniere Brüche.
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Schritt 10.2.1
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.2.2
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 10.2.2.1
Subtrahiere von .
Schritt 10.2.2.2
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 11
ist ein lokales Maximum, weil der Wert der zweiten Ableitung negativ ist. Dies wird auch Prüfung der zweiten Ableitung genannt.
ist ein lokales Maximum
Schritt 12
Ermittele den y-Wert, wenn .
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Schritt 12.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 12.2
Vereinfache das Ergebnis.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 12.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 12.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 12.2.3
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 12.2.4
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 13
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Maximum
Schritt 14