Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima f(x)=(2x)^x
Schritt 1
Ermittle die erste Ableitung der Funktion.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1
Vereinfache durch Herausfaktorisieren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 1.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 1.3
Wende die Logarithmengesetze an, um die Ableitung zu vereinfachen.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.3.1
Schreibe als um.
Schritt 1.3.2
Zerlege durch Herausziehen von aus dem Logarithmus.
Schritt 1.4
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.4.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 1.4.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 1.4.3
Ersetze alle durch .
Schritt 1.5
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 1.6
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 1.7
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.7.1
Kombiniere und .
Schritt 1.7.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.7.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.7.2.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 1.7.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.7.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.8
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 1.9
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.9.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 1.9.2
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 1.9.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.9.4
Stelle die Terme um.
Schritt 2
Ermittle die zweite Ableitung der Funktion.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.2
Berechne .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.2.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.2.3
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.2.4
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 2.2.5
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.6
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.2.7
Kombiniere und .
Schritt 2.2.8
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.8.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.2.8.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 2.2.9
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3
Berechne .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.3.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.3.2
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 2.3.3
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.3.4
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.3.4.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.3.4.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.3.4.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.3.5
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.3.6
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 2.3.7
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3.8
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.3.9
Kombiniere und .
Schritt 2.3.10
Kombiniere und .
Schritt 2.3.11
Kombiniere und .
Schritt 2.3.12
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.3.12.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.3.12.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 2.3.13
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3.14
Stelle die Faktoren von um.
Schritt 2.3.15
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 2.3.16
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.4
Berechne .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.4.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.4.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.4.3
Wende die Logarithmengesetze an, um die Ableitung zu vereinfachen.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.4.3.1
Schreibe als um.
Schritt 2.4.3.2
Zerlege durch Herausziehen von aus dem Logarithmus.
Schritt 2.4.4
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.4.4.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.4.4.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.4.4.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.4.5
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.4.6
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 2.4.7
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.4.8
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.4.9
Kombiniere und .
Schritt 2.4.10
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.4.10.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.4.10.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 2.4.11
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.5
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.5.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.2
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.3
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.4
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.5
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.6
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.7
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.8
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.9
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.5.10
Vereine die Terme
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.5.10.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.5.10.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.5.10.3
Potenziere mit .
Schritt 2.5.10.4
Potenziere mit .
Schritt 2.5.10.5
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.5.10.6
Addiere und .
Schritt 2.5.10.7
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 2.5.10.8
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.5.10.9
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 2.5.10.10
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.5.10.11
Bewege .
Schritt 2.5.10.12
Addiere und .
Schritt 2.5.10.13
Mutltipliziere mit .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.5.10.13.1
Potenziere mit .
Schritt 2.5.10.13.2
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.5.10.14
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 2.5.10.15
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.5.10.16
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.5.10.17
Potenziere mit .
Schritt 2.5.10.18
Potenziere mit .
Schritt 2.5.10.19
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.5.10.20
Addiere und .
Schritt 2.5.10.21
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 2.5.10.22
Kombiniere und .
Schritt 2.5.10.23
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.5.10.24
Bewege .
Schritt 2.5.10.25
Addiere und .
Schritt 2.5.10.26
Mutltipliziere mit .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.5.10.26.1
Potenziere mit .
Schritt 2.5.10.26.2
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.5.10.27
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 2.5.10.28
Kombiniere und .
Schritt 2.5.10.29
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.5.10.30
Bewege .
Schritt 2.5.10.31
Addiere und .
Schritt 2.5.10.32
Mutltipliziere mit .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.5.10.32.1
Potenziere mit .
Schritt 2.5.10.32.2
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.5.10.33
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 2.5.10.34
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.5.10.35
Potenziere mit .
Schritt 2.5.10.36
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.5.11
Stelle die Terme um.
Schritt 2.5.12
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 3
Um die lokalen Maximum- und Minimumwerte einer Funktion zu ermitteln, setze die Ableitung gleich und löse die Gleichung.
Schritt 4
Bestimme die erste Ableitung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1
Bestimme die erste Ableitung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.1
Vereinfache durch Herausfaktorisieren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 4.1.1.2
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 4.1.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 4.1.3
Wende die Logarithmengesetze an, um die Ableitung zu vereinfachen.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.3.1
Schreibe als um.
Schritt 4.1.3.2
Zerlege durch Herausziehen von aus dem Logarithmus.
Schritt 4.1.4
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.4.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 4.1.4.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 4.1.4.3
Ersetze alle durch .
Schritt 4.1.5
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 4.1.6
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 4.1.7
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.7.1
Kombiniere und .
Schritt 4.1.7.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.7.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.1.7.2.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 4.1.7.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.7.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.8
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 4.1.9
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.9.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 4.1.9.2
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 4.1.9.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.9.4
Stelle die Terme um.
Schritt 4.2
Die erste Ableitung von nach ist .
Schritt 5
Setze die erste Ableitung gleich , dann löse die Gleichung .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.1
Setze die erste Ableitung gleich .
Schritt 5.2
Stelle jede Seite der Gleichung graphisch dar. Die Lösung ist der x-Wert des Schnittpunktes.
Schritt 6
Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.1
Setze das Argument in kleiner oder gleich , um zu ermitteln, wo der Ausdruck nicht definiert ist.
Schritt 6.2
Die Gleichung ist nicht definiert, wo der Nenner gleich , das Argument einer Quadratwurzel kleiner als oder das Argument eines Logarithmus kleiner oder gleich ist.
Schritt 7
Kritische Punkte zum auswerten.
Schritt 8
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 9
Berechne die zweite Ableitung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.1
Entferne die Klammern.
Schritt 9.2
Vereinfache den Zähler.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.2.1
Addiere und .
Schritt 9.2.2
Potenziere mit .
Schritt 9.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.4
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.5
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 9.2.6
Potenziere mit .
Schritt 9.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.8
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.9
Potenziere mit .
Schritt 9.2.10
Addiere und .
Schritt 9.2.11
Potenziere mit .
Schritt 9.2.12
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.13
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.14
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 9.2.15
Potenziere mit .
Schritt 9.2.16
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.17
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.18
Potenziere mit .
Schritt 9.2.19
Potenziere mit .
Schritt 9.2.20
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.21
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.22
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 9.2.23
Potenziere mit .
Schritt 9.2.24
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.25
Potenziere mit .
Schritt 9.2.26
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.27
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 9.2.28
Potenziere mit .
Schritt 9.2.29
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.30
Potenziere mit .
Schritt 9.2.31
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.32
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.33
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 9.2.34
Potenziere mit .
Schritt 9.2.35
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.36
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.37
Addiere und .
Schritt 9.2.38
Potenziere mit .
Schritt 9.2.39
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.40
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.41
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 9.2.42
Potenziere mit .
Schritt 9.2.43
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.44
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.2.45
Potenziere mit .
Schritt 9.2.46
Potenziere mit .
Schritt 9.2.47
Addiere und .
Schritt 9.2.48
Potenziere mit .
Schritt 9.2.49
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.50
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2.51
Wende die Produktregel für Logarithmen an, .
Schritt 9.2.52
Addiere und .
Schritt 9.2.53
Addiere und .
Schritt 9.2.54
Addiere und .
Schritt 9.2.55
Addiere und .
Schritt 9.2.56
Addiere und .
Schritt 9.3
Dividiere durch .
Schritt 10
ist ein lokales Minimum, weil der Wert der zweiten Ableitung positiv ist. Dies wird auch der Prüfung der zweiten Ableitung genannt.
ist ein lokales Minimum
Schritt 11
Ermittele den y-Wert, wenn .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 11.2
Vereinfache das Ergebnis.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 11.2.2
Potenziere mit .
Schritt 11.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 12
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Minimum
Schritt 13