Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima f(x)=xe^(8x)
Schritt 1
Ermittle die erste Ableitung der Funktion.
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Schritt 1.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 1.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 1.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 1.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 1.3
Differenziere.
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Schritt 1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.3.3
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 1.3.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.3.3.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 1.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.4
Vereinfache.
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Schritt 1.4.1
Stelle die Terme um.
Schritt 1.4.2
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 2
Ermittle die zweite Ableitung der Funktion.
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Schritt 2.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.2
Berechne .
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Schritt 2.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.2.3
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 2.2.3.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.2.3.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.2.3.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.2.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2.5
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.6
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.8
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 2.2.9
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3
Berechne .
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Schritt 2.3.1
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 2.3.1.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.3.1.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.3.1.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.3.2
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.3.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3.5
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 2.4
Vereinfache.
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Schritt 2.4.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.4.2
Vereine die Terme
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Schritt 2.4.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.4.2.2
Addiere und .
Schritt 2.4.3
Stelle die Terme um.
Schritt 2.4.4
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.
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Schritt 4.1
Bestimme die erste Ableitung.
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Schritt 4.1.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 4.1.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 4.1.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 4.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 4.1.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 4.1.3
Differenziere.
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Schritt 4.1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 4.1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.3.3
Vereinfache den Ausdruck.
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Schritt 4.1.3.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.3.3.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 4.1.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.4
Vereinfache.
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Schritt 4.1.4.1
Stelle die Terme um.
Schritt 4.1.4.2
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 4.2
Die erste Ableitung von nach ist .
Schritt 5
Setze die erste Ableitung gleich , dann löse die Gleichung .
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Schritt 5.1
Setze die erste Ableitung gleich .
Schritt 5.2
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 5.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 5.2.2
Multipliziere mit .
Schritt 5.2.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 5.3
Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich .
Schritt 5.4
Setze gleich und löse nach auf.
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Schritt 5.4.1
Setze gleich .
Schritt 5.4.2
Löse nach auf.
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Schritt 5.4.2.1
Berechne von beiden Seiten der Gleichung den natürlichen Logarithmus, um die Variable vom Exponenten zu entfernen.
Schritt 5.4.2.2
Die Gleichung kann nicht gelöst werden, da nicht definiert ist.
Undefiniert
Schritt 5.4.2.3
Es gibt keine Lösung für
Keine Lösung
Keine Lösung
Keine Lösung
Schritt 5.5
Setze gleich und löse nach auf.
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Schritt 5.5.1
Setze gleich .
Schritt 5.5.2
Löse nach auf.
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Schritt 5.5.2.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 5.5.2.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 5.5.2.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 5.5.2.2.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 5.5.2.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 5.5.2.2.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.5.2.2.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 5.5.2.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 5.5.2.2.3.1
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 5.6
Die endgültige Lösung sind alle Werte, die wahr machen.
Schritt 6
Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.
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Schritt 6.1
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 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.
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Schritt 9.1
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 9.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 9.1.1.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 9.1.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.1.1.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.1.1.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.1.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.1.3.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 9.1.3.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.1.3.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.1.4
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 9.1.5
Kombiniere und .
Schritt 9.1.6
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 9.1.7
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 9.1.7.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 9.1.7.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.1.7.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.1.8
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 9.1.9
Kombiniere und .
Schritt 9.2
Kombiniere Brüche.
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Schritt 9.2.1
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 9.2.2
Addiere und .
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 .
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Schritt 11.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 11.2
Vereinfache das Ergebnis.
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Schritt 11.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.2.1.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 11.2.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 11.2.1.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 11.2.2
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 11.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 11.2.4
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 11.2.5
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 12
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Minimum
Schritt 13