Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima f(x)=2x^2+3xy+4y^2-2x+10y
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
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
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 1.5
Berechne .
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Schritt 1.5.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.5.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.5.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.6
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 1.7
Vereine die Terme
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Schritt 1.7.1
Addiere und .
Schritt 1.7.2
Addiere und .
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 Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3
Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.
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Schritt 2.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.3.2
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.4
Vereine die Terme
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Schritt 2.4.1
Addiere und .
Schritt 2.4.2
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 .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
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
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 4.1.5
Berechne .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.5.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 4.1.5.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.5.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.6
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 4.1.7
Vereine die Terme
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Schritt 4.1.7.1
Addiere und .
Schritt 4.1.7.2
Addiere und .
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
Bringe alle Terme, die nicht enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
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Schritt 5.2.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 5.2.2
Addiere zu beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 5.3
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 5.3.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 5.3.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 5.3.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 5.3.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.3.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 5.3.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 5.3.3.1
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 5.3.3.1.1
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 5.3.3.1.2
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
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Schritt 5.3.3.1.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 5.3.3.1.2.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 5.3.3.1.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 5.3.3.1.2.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.3.3.1.2.2.3
Forme den Ausdruck um.
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
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 10
Ermittele den y-Wert, wenn .
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Schritt 10.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 10.2
Vereinfache das Ergebnis.
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Schritt 10.2.1
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 10.2.1.1
Schreibe als um.
Schritt 10.2.1.2
Multipliziere aus unter Verwendung der FOIL-Methode.
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Schritt 10.2.1.2.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 10.2.1.2.2
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 10.2.1.2.3
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 10.2.1.3
Vereinfache und fasse gleichartige Terme zusammen.
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Schritt 10.2.1.3.1
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.3.1.1
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.3.1.1.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.1.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.1.5
Potenziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.1.6
Potenziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.1.7
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 10.2.1.3.1.1.8
Addiere und .
Schritt 10.2.1.3.1.1.9
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.2
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.3.1.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.3
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.3.1.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.3.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.4
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.3.1.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.1.4.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.3.2
Subtrahiere von .
Schritt 10.2.1.4
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 10.2.1.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.4.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.1.4.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.1.4.1.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.2.1.4.1.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 10.2.1.4.2
Schreibe als um.
Schritt 10.2.1.5
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 10.2.1.6
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.6.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.6.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.1.6.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.2.1.6.1.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 10.2.1.6.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.6.2.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 10.2.1.6.2.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.1.6.2.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.2.1.6.2.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 10.2.1.6.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.6.3.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.1.6.3.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.2.1.6.3.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 10.2.1.7
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 10.2.1.8
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 10.2.1.9
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.9.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.9.2
Kombiniere und .
Schritt 10.2.1.9.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.10
Kombiniere und .
Schritt 10.2.1.11
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 10.2.1.12
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 10.2.1.13
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.13.1
Kombiniere und .
Schritt 10.2.1.13.2
Potenziere mit .
Schritt 10.2.1.13.3
Potenziere mit .
Schritt 10.2.1.13.4
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 10.2.1.13.5
Addiere und .
Schritt 10.2.1.14
Kombiniere und .
Schritt 10.2.1.15
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 10.2.1.16
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.16.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 10.2.1.16.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.1.16.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.1.16.4
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.2.1.16.5
Forme den Ausdruck um.
Schritt 10.2.1.17
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.17.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.1.17.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 10.2.1.17.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 10.2.1.18
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.18.1
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 10.2.1.18.2
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1.18.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.1.18.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.2
Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.2.1
Addiere und .
Schritt 10.2.2.2
Addiere und .
Schritt 10.2.3
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 10.2.4
Schreibe jeden Ausdruck mit einem gemeinsamen Nenner von , indem du jeden mit einem entsprechenden Faktor von multiplizierst.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.4.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.5
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.2.6
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.6.1
Vereinfache den Zähler.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.6.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.6.1.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.6.1.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.6.1.1.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.6.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.6.1.3
Subtrahiere von .
Schritt 10.2.6.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.6.2
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 10.2.7
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 10.2.8
Vereinfache Terme.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.8.1
Kombiniere und .
Schritt 10.2.8.2
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.2.9
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.9.1
Vereinfache den Zähler.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.9.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.9.1.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.9.1.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.9.1.1.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 10.2.9.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.9.1.3
Addiere und .
Schritt 10.2.9.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 10.2.10
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 10.2.11
Kombiniere und .
Schritt 10.2.12
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.2.13
Vereinfache den Zähler.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.13.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.13.2
Subtrahiere von .
Schritt 10.2.14
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 10.2.15
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 10.2.16
Kombiniere und .
Schritt 10.2.17
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.2.18
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.2.19
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.20
Addiere und .
Schritt 10.2.21
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 10.2.22
Schreibe jeden Ausdruck mit einem gemeinsamen Nenner von , indem du jeden mit einem entsprechenden Faktor von multiplizierst.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.22.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.22.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.23
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 10.2.24
Vereinfache den Zähler.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.24.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 10.2.24.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.24.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.25
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 11
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Minimum
Schritt 12