Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima f(x)=4x+1/x
Schritt 1
Ermittle die erste Ableitung der Funktion.
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Schritt 1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 1.2
Berechne .
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Schritt 1.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.3
Berechne .
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Schritt 1.3.1
Schreibe als um.
Schritt 1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.4
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 1.5
Stelle die Terme 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
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.2.2
Schreibe als um.
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 Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.3.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.2.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.5
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.2.6
Multipliziere die Exponenten in .
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Schritt 2.2.6.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 2.2.6.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.8
Potenziere mit .
Schritt 2.2.9
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.2.10
Subtrahiere von .
Schritt 2.2.11
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.12
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.13
Addiere und .
Schritt 2.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.4
Vereinfache.
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Schritt 2.4.1
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 2.4.2
Vereine die Terme
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Schritt 2.4.2.1
Kombiniere und .
Schritt 2.4.2.2
Addiere und .
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
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 4.1.2
Berechne .
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Schritt 4.1.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 4.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.3
Berechne .
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Schritt 4.1.3.1
Schreibe als um.
Schritt 4.1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.4
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 4.1.5
Stelle die Terme 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
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 5.3
Finde den Hauptnenner der Terme in der Gleichung.
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Schritt 5.3.1
Den Hauptnenner einer Liste von Werten zu bestimmen, ist das gleiche wie das kgV der Nenner dieser Werte zu bestimmen.
Schritt 5.3.2
Das kleinste gemeinsame Vielfache eines beliebigen Ausdrucks ist der Ausdruck.
Schritt 5.4
Multipliziere jeden Term in mit um die Brüche zu eliminieren.
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Schritt 5.4.1
Multipliziere jeden Term in mit .
Schritt 5.4.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 5.4.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 5.4.2.1.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 5.4.2.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.4.2.1.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 5.5
Löse die Gleichung.
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Schritt 5.5.1
Schreibe die Gleichung als um.
Schritt 5.5.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 5.5.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 5.5.2.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 5.5.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 5.5.2.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.5.2.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 5.5.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 5.5.2.3.1
Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.
Schritt 5.5.3
Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.
Schritt 5.5.4
Vereinfache .
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Schritt 5.5.4.1
Schreibe als um.
Schritt 5.5.4.2
Jede Wurzel von ist .
Schritt 5.5.4.3
Vereinfache den Nenner.
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Schritt 5.5.4.3.1
Schreibe als um.
Schritt 5.5.4.3.2
Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.
Schritt 5.5.5
Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.
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Schritt 5.5.5.1
Verwende zunächst den positiven Wert des , um die erste Lösung zu finden.
Schritt 5.5.5.2
Als Nächstes verwende den negativen Wert von , um die zweite Lösung zu finden.
Schritt 5.5.5.3
Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.
Schritt 6
Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.
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Schritt 6.1
Setze den Nenner in gleich , um zu ermitteln, wo der Ausdruck nicht definiert ist.
Schritt 6.2
Löse nach auf.
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Schritt 6.2.1
Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.
Schritt 6.2.2
Vereinfache .
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Schritt 6.2.2.1
Schreibe als um.
Schritt 6.2.2.2
Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.
Schritt 6.2.2.3
Plus oder Minus 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 den Nenner.
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Schritt 9.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 9.1.2
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 9.1.3
Potenziere mit .
Schritt 9.2
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 9.3
Mutltipliziere mit .
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
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 11.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 11.2.1.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 11.2.1.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 11.2.1.1.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 11.2.1.2
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 11.2.1.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 11.2.2
Addiere und .
Schritt 11.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 12
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 13
Berechne die zweite Ableitung.
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Schritt 13.1
Vereinfache den Nenner.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 13.1.2
Potenziere mit .
Schritt 13.1.3
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 13.1.4
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 13.1.5
Potenziere mit .
Schritt 13.2
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 13.3
Multipliziere .
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Schritt 13.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 13.3.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 14
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 15
Ermittele den y-Wert, wenn .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 15.2
Vereinfache das Ergebnis.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1.1.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 15.2.1.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 15.2.1.1.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 15.2.1.1.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 15.2.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 15.2.1.3
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1.3.1
Schreibe als um.
Schritt 15.2.1.3.2
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 15.2.1.4
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 15.2.1.5
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1.5.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 15.2.1.5.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 15.2.2
Subtrahiere von .
Schritt 15.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 16
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Minimum
ist ein lokales Maximum
Schritt 17