Analysis Beispiele

$f (x) = 20 x^{3} - 3 x^{5}$

Schritt 1

Bestimme die erste Ableitung.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 1.1

Bestimme die erste Ableitung.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 1.1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $20 x^{3} - 3 x^{5}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [20 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{5}]$ .

$\frac{d}{d x} [20 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{5}]$

Schritt 1.1.2

Berechne $\frac{d}{d x} [20 x^{3}]$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 1.1.2.1

Da $20$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $20 x^{3}$ nach $x$ gleich $20 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$20 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{5}]$

Schritt 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 $n = 3$ .

$20 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 3 x^{5}]$

Schritt 1.1.2.3

Mutltipliziere $3$ mit $20$ .

$60 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 3 x^{5}]$

Schritt 1.1.3

Berechne $\frac{d}{d x} [- 3 x^{5}]$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 1.1.3.1

Da $- 3$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 3 x^{5}$ nach $x$ gleich $- 3 \frac{d}{d x} [x^{5}]$ .

$60 x^{2} - 3 \frac{d}{d x} [x^{5}]$

Schritt 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 $n = 5$ .

$60 x^{2} - 3 (5 x^{4})$

Schritt 1.1.3.3

Mutltipliziere $5$ mit $- 3$ .

$60 x^{2} - 15 x^{4}$

Schritt 1.1.4

Stelle die Terme um.

$f' (x) = - 15 x^{4} + 60 x^{2}$

Schritt 1.2

Die erste Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $- 15 x^{4} + 60 x^{2}$ .

$- 15 x^{4} + 60 x^{2}$

Schritt 2

Setze die erste Ableitung gleich $0$ , dann löse die Gleichung $- 15 x^{4} + 60 x^{2} = 0$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.1

Setze die erste Ableitung gleich $0$ .

$- 15 x^{4} + 60 x^{2} = 0$

Schritt 2.2

Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.1

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

$- 15 {(x^{2})}^{2} + 60 x^{2} = 0$

Schritt 2.2.2

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

$- 15 u^{2} + 60 u = 0$

Schritt 2.2.3

Faktorisiere $15 u$ aus $- 15 u^{2} + 60 u$ heraus.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.2.3.1

Faktorisiere $15 u$ aus $- 15 u^{2}$ heraus.

$15 u (- u) + 60 u = 0$

Schritt 2.2.3.2

Faktorisiere $15 u$ aus $60 u$ heraus.

$15 u (- u) + 15 u (4) = 0$

Schritt 2.2.3.3

Faktorisiere $15 u$ aus $15 u (- u) + 15 u (4)$ heraus.

$15 u (- u + 4) = 0$

Schritt 2.2.4

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

$15 x^{2} (- x^{2} + 4) = 0$

Schritt 2.3

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

$x^{2} = 0$

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

Schritt 2.4

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

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.4.1

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

$x^{2} = 0$

Schritt 2.4.2

Löse $x^{2} = 0$ nach $x$ auf.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 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 2.4.2.2

Vereinfache $\pm \sqrt{0}$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.4.2.2.1

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

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

Schritt 2.4.2.2.2

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

$x = \pm 0$

Schritt 2.4.2.2.3

Plus oder Minus $0$ ist $0$ .

$x = 0$

Schritt 2.5

Setze $- x^{2} + 4$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.5.1

Setze $- x^{2} + 4$ gleich $0$ .

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

Schritt 2.5.2

Löse $- x^{2} + 4 = 0$ nach $x$ auf.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.5.2.1

Subtrahiere $4$ von beiden Seiten der Gleichung.

$- x^{2} = - 4$

Schritt 2.5.2.2

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

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.5.2.2.1

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

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

Schritt 2.5.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.5.2.2.2.1

Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.

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

Schritt 2.5.2.2.2.2

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

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

Schritt 2.5.2.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.5.2.2.3.1

Dividiere $- 4$ durch $- 1$ .

$x^{2} = 4$

Schritt 2.5.2.3

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

$x = \pm \sqrt{4}$

Schritt 2.5.2.4

Vereinfache $\pm \sqrt{4}$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 2.5.2.4.1

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

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

Schritt 2.5.2.4.2

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

$x = \pm 2$

Schritt 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 2.5.2.5.1

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

$x = 2$

Schritt 2.5.2.5.2

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

$x = - 2$

Schritt 2.5.2.5.3

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

$x = 2, - 2$

Schritt 2.6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $15 x^{2} (- x^{2} + 4) = 0$ wahr machen.

$x = 0, 2, - 2$

Schritt 3

Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 3.1

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 4

Werte $20 x^{3} - 3 x^{5}$ an jeden $x$ Wert aus, wo die Ableitung $0$ ist oder nicht definiert ist.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.1

Berechne bei $x = 0$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.1.1

Ersetze $x$ durch $0$ .

$20 {(0)}^{3} - 3 {(0)}^{5}$

Schritt 4.1.2

Vereinfache.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.1.2.1

Vereinfache jeden Term.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.1.2.1.1

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

$20 \cdot 0 - 3 {(0)}^{5}$

Schritt 4.1.2.1.2

Mutltipliziere $20$ mit $0$ .

$0 - 3 {(0)}^{5}$

Schritt 4.1.2.1.3

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

$0 - 3 \cdot 0$

Schritt 4.1.2.1.4

Mutltipliziere $- 3$ mit $0$ .

$0 + 0$

Schritt 4.1.2.2

Addiere $0$ und $0$ .

$0$

Schritt 4.2

Berechne bei $x = 2$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.2.1

Ersetze $x$ durch $2$ .

$20 {(2)}^{3} - 3 {(2)}^{5}$

Schritt 4.2.2

Vereinfache.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.2.2.1

Vereinfache jeden Term.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.2.2.1.1

Potenziere $2$ mit $3$ .

$20 \cdot 8 - 3 {(2)}^{5}$

Schritt 4.2.2.1.2

Mutltipliziere $20$ mit $8$ .

$160 - 3 {(2)}^{5}$

Schritt 4.2.2.1.3

Potenziere $2$ mit $5$ .

$160 - 3 \cdot 32$

Schritt 4.2.2.1.4

Mutltipliziere $- 3$ mit $32$ .

$160 - 96$

Schritt 4.2.2.2

Subtrahiere $96$ von $160$ .

$64$

Schritt 4.3

Berechne bei $x = - 2$ .

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.3.1

Ersetze $x$ durch $- 2$ .

$20 {(- 2)}^{3} - 3 {(- 2)}^{5}$

Schritt 4.3.2

Vereinfache.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.3.2.1

Vereinfache jeden Term.

Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...

Schritt 4.3.2.1.1

Potenziere $- 2$ mit $3$ .

$20 \cdot - 8 - 3 {(- 2)}^{5}$

Schritt 4.3.2.1.2

Mutltipliziere $20$ mit $- 8$ .

$- 160 - 3 {(- 2)}^{5}$

Schritt 4.3.2.1.3

Potenziere $- 2$ mit $5$ .

$- 160 - 3 \cdot - 32$

Schritt 4.3.2.1.4

Mutltipliziere $- 3$ mit $- 32$ .

$- 160 + 96$

Schritt 4.3.2.2

Addiere $- 160$ und $96$ .

$- 64$

Schritt 4.4

Liste all Punkte auf.

$(0, 0), (2, 64), (- 2, - 64)$

Schritt 5