Analysis Beispiele

$6 x^{4} + 16 x^{3}$

Schritt 1

Schreibe $6 x^{4} + 16 x^{3}$ als Funktion.

$f (x) = 6 x^{4} + 16 x^{3}$

Schritt 2

Bestimme die zweite Ableitung.

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Schritt 2.1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 2.1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $6 x^{4} + 16 x^{3}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [6 x^{4}] + \frac{d}{d x} [16 x^{3}]$ .

$\frac{d}{d x} [6 x^{4}] + \frac{d}{d x} [16 x^{3}]$

Schritt 2.1.2

Berechne $\frac{d}{d x} [6 x^{4}]$ .

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Schritt 2.1.2.1

Da $6$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $6 x^{4}$ nach $x$ gleich $6 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$6 \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [16 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.2

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

$6 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [16 x^{3}]$

Schritt 2.1.2.3

Mutltipliziere $4$ mit $6$ .

$24 x^{3} + \frac{d}{d x} [16 x^{3}]$

Schritt 2.1.3

Berechne $\frac{d}{d x} [16 x^{3}]$ .

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Schritt 2.1.3.1

Da $16$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $16 x^{3}$ nach $x$ gleich $16 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$24 x^{3} + 16 \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Schritt 2.1.3.2

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

$24 x^{3} + 16 (3 x^{2})$

Schritt 2.1.3.3

Mutltipliziere $3$ mit $16$ .

$f' (x) = 24 x^{3} + 48 x^{2}$

Schritt 2.2

Bestimme die zweite Ableitung.

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Schritt 2.2.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $24 x^{3} + 48 x^{2}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [24 x^{3}] + \frac{d}{d x} [48 x^{2}]$ .

$\frac{d}{d x} [24 x^{3}] + \frac{d}{d x} [48 x^{2}]$

Schritt 2.2.2

Berechne $\frac{d}{d x} [24 x^{3}]$ .

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Schritt 2.2.2.1

Da $24$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $24 x^{3}$ nach $x$ gleich $24 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$24 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [48 x^{2}]$

Schritt 2.2.2.2

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

$24 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [48 x^{2}]$

Schritt 2.2.2.3

Mutltipliziere $3$ mit $24$ .

$72 x^{2} + \frac{d}{d x} [48 x^{2}]$

Schritt 2.2.3

Berechne $\frac{d}{d x} [48 x^{2}]$ .

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Schritt 2.2.3.1

Da $48$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $48 x^{2}$ nach $x$ gleich $48 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$72 x^{2} + 48 \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Schritt 2.2.3.2

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

$72 x^{2} + 48 (2 x)$

Schritt 2.2.3.3

Mutltipliziere $2$ mit $48$ .

$f'' (x) = 72 x^{2} + 96 x$

Schritt 2.3

Die zweite Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $72 x^{2} + 96 x$ .

$72 x^{2} + 96 x$

Schritt 3

Setze die zweite Ableitung gleich $0$ , dann löse die Gleichung $72 x^{2} + 96 x = 0$ .

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Schritt 3.1

Setze die zweite Ableitung gleich $0$ .

$72 x^{2} + 96 x = 0$

Schritt 3.2

Faktorisiere $24 x$ aus $72 x^{2} + 96 x$ heraus.

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Schritt 3.2.1

Faktorisiere $24 x$ aus $72 x^{2}$ heraus.

$24 x (3 x) + 96 x = 0$

Schritt 3.2.2

Faktorisiere $24 x$ aus $96 x$ heraus.

$24 x (3 x) + 24 x (4) = 0$

Schritt 3.2.3

Faktorisiere $24 x$ aus $24 x (3 x) + 24 x (4)$ heraus.

$24 x (3 x + 4) = 0$

Schritt 3.3

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

$x = 0$

$3 x + 4 = 0$

Schritt 3.4

Setze $x$ gleich $0$ .

$x = 0$

Schritt 3.5

Setze $3 x + 4$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 3.5.1

Setze $3 x + 4$ gleich $0$ .

$3 x + 4 = 0$

Schritt 3.5.2

Löse $3 x + 4 = 0$ nach $x$ auf.

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Schritt 3.5.2.1

Subtrahiere $4$ von beiden Seiten der Gleichung.

$3 x = - 4$

Schritt 3.5.2.2

Teile jeden Ausdruck in $3 x = - 4$ durch $3$ und vereinfache.

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Schritt 3.5.2.2.1

Teile jeden Ausdruck in $3 x = - 4$ durch $3$ .

$\frac{3 x}{3} = \frac{- 4}{3}$

Schritt 3.5.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 3.5.2.2.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $3$ .

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Schritt 3.5.2.2.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{3 x}{3} = \frac{- 4}{3}$

Schritt 3.5.2.2.2.1.2

Dividiere $x$ durch $1$ .

$x = \frac{- 4}{3}$

Schritt 3.5.2.2.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 3.5.2.2.3.1

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$x = - \frac{4}{3}$

Schritt 3.6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $24 x (3 x + 4) = 0$ wahr machen.

$x = 0, - \frac{4}{3}$

Schritt 4

Bestimme die Punkte, an denen die zweite Ableitung gleich $0$ ist.

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Schritt 4.1

Ersetze $0$ in $f (x) = 6 x^{4} + 16 x^{3}$ , um den Wert von $y$ zu ermitteln.

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Schritt 4.1.1

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

$f (0) = 6 {(0)}^{4} + 16 {(0)}^{3}$

Schritt 4.1.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 4.1.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.1.2.1.1

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

$f (0) = 6 \cdot 0 + 16 {(0)}^{3}$

Schritt 4.1.2.1.2

Mutltipliziere $6$ mit $0$ .

$f (0) = 0 + 16 {(0)}^{3}$

Schritt 4.1.2.1.3

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

$f (0) = 0 + 16 \cdot 0$

Schritt 4.1.2.1.4

Mutltipliziere $16$ mit $0$ .

$f (0) = 0 + 0$

Schritt 4.1.2.2

Addiere $0$ und $0$ .

$f (0) = 0$

Schritt 4.1.2.3

Die endgültige Lösung ist $0$ .

$0$

Schritt 4.2

Der Punkt, der durch Einsetzen von $0$ in $f (x) = 6 x^{4} + 16 x^{3}$ ermittelt werden kann, ist $(0, 0)$ . Dieser Punkt kann ein Wendepunkt sein.

$(0, 0)$

Schritt 4.3

Ersetze $- \frac{4}{3}$ in $f (x) = 6 x^{4} + 16 x^{3}$ , um den Wert von $y$ zu ermitteln.

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Schritt 4.3.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $- \frac{4}{3}$ .

$f (- \frac{4}{3}) = 6 {(- \frac{4}{3})}^{4} + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 4.3.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.3.2.1.1

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

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Schritt 4.3.2.1.1.1

Wende die Produktregel auf $- \frac{4}{3}$ an.

$f (- \frac{4}{3}) = 6 ({(- 1)}^{4} {(\frac{4}{3})}^{4}) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.1.2

Wende die Produktregel auf $\frac{4}{3}$ an.

$f (- \frac{4}{3}) = 6 ({(- 1)}^{4} (\frac{4^{4}}{3^{4}})) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.2

Potenziere $- 1$ mit $4$ .

$f (- \frac{4}{3}) = 6 (1 (\frac{4^{4}}{3^{4}})) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.3

Mutltipliziere $\frac{4^{4}}{3^{4}}$ mit $1$ .

$f (- \frac{4}{3}) = 6 (\frac{4^{4}}{3^{4}}) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.4

Potenziere $4$ mit $4$ .

$f (- \frac{4}{3}) = 6 (\frac{256}{3^{4}}) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.5

Potenziere $3$ mit $4$ .

$f (- \frac{4}{3}) = 6 (\frac{256}{81}) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.6

Kürze den gemeinsamen Faktor von $3$ .

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Schritt 4.3.2.1.6.1

Faktorisiere $3$ aus $6$ heraus.

$f (- \frac{4}{3}) = 3 (2) (\frac{256}{81}) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.6.2

Faktorisiere $3$ aus $81$ heraus.

$f (- \frac{4}{3}) = 3 \cdot (2 (\frac{256}{3 \cdot 27})) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.6.3

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{4}{3}) = 3 \cdot (2 (\frac{256}{3 \cdot 27})) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.6.4

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{4}{3}) = 2 (\frac{256}{27}) + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.7

Kombiniere $2$ und $\frac{256}{27}$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{2 \cdot 256}{27} + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.8

Mutltipliziere $2$ mit $256$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} + 16 {(- \frac{4}{3})}^{3}$

Schritt 4.3.2.1.9

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

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Schritt 4.3.2.1.9.1

Wende die Produktregel auf $- \frac{4}{3}$ an.

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} + 16 ({(- 1)}^{3} {(\frac{4}{3})}^{3})$

Schritt 4.3.2.1.9.2

Wende die Produktregel auf $\frac{4}{3}$ an.

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} + 16 ({(- 1)}^{3} (\frac{4^{3}}{3^{3}}))$

Schritt 4.3.2.1.10

Potenziere $- 1$ mit $3$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} + 16 (- \frac{4^{3}}{3^{3}})$

Schritt 4.3.2.1.11

Potenziere $4$ mit $3$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} + 16 (- \frac{64}{3^{3}})$

Schritt 4.3.2.1.12

Potenziere $3$ mit $3$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} + 16 (- \frac{64}{27})$

Schritt 4.3.2.1.13

Multipliziere $16 (- \frac{64}{27})$ .

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Schritt 4.3.2.1.13.1

Mutltipliziere $- 1$ mit $16$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} - 16 (\frac{64}{27})$

Schritt 4.3.2.1.13.2

Kombiniere $- 16$ und $\frac{64}{27}$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} + \frac{- 16 \cdot 64}{27}$

Schritt 4.3.2.1.13.3

Mutltipliziere $- 16$ mit $64$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} + \frac{- 1024}{27}$

Schritt 4.3.2.1.14

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512}{27} - \frac{1024}{27}$

Schritt 4.3.2.2

Kombiniere Brüche.

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Schritt 4.3.2.2.1

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{512 - 1024}{27}$

Schritt 4.3.2.2.2

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 4.3.2.2.2.1

Subtrahiere $1024$ von $512$ .

$f (- \frac{4}{3}) = \frac{- 512}{27}$

Schritt 4.3.2.2.2.2

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$f (- \frac{4}{3}) = - \frac{512}{27}$

Schritt 4.3.2.3

Die endgültige Lösung ist $- \frac{512}{27}$ .

$- \frac{512}{27}$

Schritt 4.4

Der Punkt, der durch Einsetzen von $- \frac{4}{3}$ in $f (x) = 6 x^{4} + 16 x^{3}$ ermittelt werden kann, ist $(- \frac{4}{3}, - \frac{512}{27})$ . Dieser Punkt kann ein Wendepunkt sein.

$(- \frac{4}{3}, - \frac{512}{27})$

Schritt 4.5

Bestimme die Punkte, die Wendepunkte sein könnten.

$(0, 0), (- \frac{4}{3}, - \frac{512}{27})$

Schritt 5

Teile $(- \infty, \infty)$ in Intervalle um die Punkte herum, die potentiell Wendepunkte sein könnten.

$(- \infty, - \frac{4}{3}) \cup (- \frac{4}{3}, 0) \cup (0, \infty)$

Schritt 6

Setze einen Wert aus dem Intervall $(- \infty, - \frac{4}{3})$ in die zweite Ableitung ein, um festzustellen, ob sie ansteigend oder abfallend ist.

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Schritt 6.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $- 1.4\overline{3}$ .

$f'' (- 1.4\overline{3}) = 72 {(- 1.4\overline{3})}^{2} + 96 (- 1.4\overline{3})$

Schritt 6.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 6.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 6.2.1.1

Potenziere $- 1.4\overline{3}$ mit $2$ .

$f'' (- 1.4\overline{3}) = 72 \cdot 2.05\overline{4} + 96 (- 1.4\overline{3})$

Schritt 6.2.1.2

Mutltipliziere $72$ mit $2.05\overline{4}$ .

$f'' (- 1.4\overline{3}) = 147.92 + 96 (- 1.4\overline{3})$

Schritt 6.2.1.3

Mutltipliziere $96$ mit $- 1.4\overline{3}$ .

$f'' (- 1.4\overline{3}) = 147.92 - 137.6$

Schritt 6.2.2

Subtrahiere $137.6$ von $147.92$ .

$f'' (- 1.4\overline{3}) = 10.32$

Schritt 6.2.3

Die endgültige Lösung ist $10.32$ .

$10.32$

Schritt 6.3

Bei $- 1.4\overline{3}$ ist die zweite Ableitung $10.32$ . Da dies positiv ist, steigt die zweite Ableitung auf dem Intervall $(- \infty, - \frac{4}{3})$ .

Ansteigend im Intervall $(- \infty, - \frac{4}{3})$ , da $f'' (x) > 0$

Schritt 7

Setze einen Wert aus dem Intervall $(- \frac{4}{3}, 0)$ in die zweite Ableitung ein, um festzustellen, ob sie ansteigend oder abfallend ist.

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Schritt 7.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $- 0.\overline{6}$ .

$f'' (- 0.\overline{6}) = 72 {(- 0.\overline{6})}^{2} + 96 (- 0.\overline{6})$

Schritt 7.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 7.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 7.2.1.1

Potenziere $- 0.\overline{6}$ mit $2$ .

$f'' (- 0.\overline{6}) = 72 \cdot 0.\overline{4} + 96 (- 0.\overline{6})$

Schritt 7.2.1.2

Mutltipliziere $72$ mit $0.\overline{4}$ .

$f'' (- 0.\overline{6}) = 32 + 96 (- 0.\overline{6})$

Schritt 7.2.1.3

Mutltipliziere $96$ mit $- 0.\overline{6}$ .

$f'' (- 0.\overline{6}) = 32 - 64$

Schritt 7.2.2

Subtrahiere $64$ von $32$ .

$f'' (- 0.\overline{6}) = - 32$

Schritt 7.2.3

Die endgültige Lösung ist $- 32$ .

$- 32$

Schritt 7.3

Bei $- 0.\overline{6}$ , die zweite Ableitung ist $- 32$ . Da diese negativ ist, fällt die zweite Ableitung im Intervall $(- \frac{4}{3}, 0)$

Abfallend im Intervall $(- \frac{4}{3}, 0)$ da $f'' (x) < 0$

Schritt 8

Setze einen Wert aus dem Intervall $(0, \infty)$ in die zweite Ableitung ein, um festzustellen, ob sie ansteigend oder abfallend ist.

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Schritt 8.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $0.1$ .

$f'' (0.1) = 72 {(0.1)}^{2} + 96 (0.1)$

Schritt 8.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 8.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 8.2.1.1

Potenziere $0.1$ mit $2$ .

$f'' (0.1) = 72 \cdot 0.01 + 96 (0.1)$

Schritt 8.2.1.2

Mutltipliziere $72$ mit $0.01$ .

$f'' (0.1) = 0.72 + 96 (0.1)$

Schritt 8.2.1.3

Mutltipliziere $96$ mit $0.1$ .

$f'' (0.1) = 0.72 + 9.6$

Schritt 8.2.2

Addiere $0.72$ und $9.6$ .

$f'' (0.1) = 10.32$

Schritt 8.2.3

Die endgültige Lösung ist $10.32$ .

$10.32$

Schritt 8.3

Bei $0.1$ ist die zweite Ableitung $10.32$ . Da dies positiv ist, steigt die zweite Ableitung auf dem Intervall $(0, \infty)$ .

Ansteigend im Intervall $(0, \infty)$ , da $f'' (x) > 0$

Schritt 9

Ein Wendepunkt ist ein Punkt auf einer Kurve, an dem die Konkavität das Vorzeichen von Plus zu Minus oder von Minus zu Plus ändert. In diesem Fall sind die Wendepunkte $(- \frac{4}{3}, - \frac{512}{27}), (0, 0)$ .

$(- \frac{4}{3}, - \frac{512}{27}), (0, 0)$

Schritt 10