Analysis Beispiele

$x^{4} - 4 x^{3} - 2 x^{2} + 12 x - 5$

Schritt 1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 1.1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 1.1.1

Differenziere.

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Schritt 1.1.1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x^{4} - 4 x^{3} - 2 x^{2} + 12 x - 5$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.1.2

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

$4 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.2

Berechne $\frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$ .

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Schritt 1.1.2.1

Da $- 4$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 4 x^{3}$ nach $x$ gleich $- 4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$4 x^{3} - 4 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.2.2

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

$4 x^{3} - 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.2.3

Mutltipliziere $3$ mit $- 4$ .

$4 x^{3} - 12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 2 x^{2}] + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.3

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

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Schritt 1.1.3.1

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

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 2 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.3.2

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

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 2 (2 x) + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.3.3

Mutltipliziere $2$ mit $- 2$ .

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + \frac{d}{d x} [12 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.4

Berechne $\frac{d}{d x} [12 x]$ .

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Schritt 1.1.4.1

Da $12$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $12 x$ nach $x$ gleich $12 \frac{d}{d x} [x]$ .

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.4.2

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

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.4.3

Mutltipliziere $12$ mit $1$ .

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12 + \frac{d}{d x} [- 5]$

Schritt 1.1.5

Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.

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Schritt 1.1.5.1

Da $- 5$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 5$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12 + 0$

Schritt 1.1.5.2

Addiere $4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12$ und $0$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12$

Schritt 1.2

Die erste Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12$ .

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12$

Schritt 2

Setze die erste Ableitung gleich $0$ , dann löse die Gleichung $4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12 = 0$ .

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Schritt 2.1

Setze die erste Ableitung gleich $0$ .

$4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12 = 0$

Schritt 2.2

Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.

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Schritt 2.2.1

Faktorisiere $4$ aus $4 x^{3} - 12 x^{2} - 4 x + 12$ heraus.

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Schritt 2.2.1.1

Faktorisiere $4$ aus $4 x^{3}$ heraus.

$4 (x^{3}) - 12 x^{2} - 4 x + 12 = 0$

Schritt 2.2.1.2

Faktorisiere $4$ aus $- 12 x^{2}$ heraus.

$4 (x^{3}) + 4 (- 3 x^{2}) - 4 x + 12 = 0$

Schritt 2.2.1.3

Faktorisiere $4$ aus $- 4 x$ heraus.

$4 (x^{3}) + 4 (- 3 x^{2}) + 4 (- x) + 12 = 0$

Schritt 2.2.1.4

Faktorisiere $4$ aus $12$ heraus.

$4 (x^{3}) + 4 (- 3 x^{2}) + 4 (- x) + 4 (3) = 0$

Schritt 2.2.1.5

Faktorisiere $4$ aus $4 (x^{3}) + 4 (- 3 x^{2})$ heraus.

$4 (x^{3} - 3 x^{2}) + 4 (- x) + 4 (3) = 0$

Schritt 2.2.1.6

Faktorisiere $4$ aus $4 (x^{3} - 3 x^{2}) + 4 (- x)$ heraus.

$4 (x^{3} - 3 x^{2} - x) + 4 (3) = 0$

Schritt 2.2.1.7

Faktorisiere $4$ aus $4 (x^{3} - 3 x^{2} - x) + 4 (3)$ heraus.

$4 (x^{3} - 3 x^{2} - x + 3) = 0$

Schritt 2.2.2

Klammere den größten gemeinsamen Teiler aus jeder Gruppe aus.

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Schritt 2.2.2.1

Gruppiere die ersten beiden Terme und die letzten beiden Terme.

$4 ((x^{3} - 3 x^{2}) - x + 3) = 0$

Schritt 2.2.2.2

Klammere den größten gemeinsamen Teiler (ggT) aus jeder Gruppe aus.

$4 (x^{2} (x - 3) - (x - 3)) = 0$

Schritt 2.2.3

Faktorisiere das Polynom durch Ausklammern des größten gemeinsamen Teilers, $x - 3$ .

$4 ((x - 3) (x^{2} - 1)) = 0$

Schritt 2.2.4

Schreibe $1$ als $1^{2}$ um.

$4 ((x - 3) (x^{2} - 1^{2})) = 0$

Schritt 2.2.5

Faktorisiere.

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Schritt 2.2.5.1

Faktorisiere.

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Schritt 2.2.5.1.1

Da beide Terme perfekte Quadrate sind, faktorisiere durch Anwendung der dritten binomischen Formel, $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ , mit $a = x$ und $b = 1$ .

$4 ((x - 3) ((x + 1) (x - 1))) = 0$

Schritt 2.2.5.1.2

Entferne unnötige Klammern.

$4 ((x - 3) (x + 1) (x - 1)) = 0$

Schritt 2.2.5.2

Entferne unnötige Klammern.

$4 (x - 3) (x + 1) (x - 1) = 0$

Schritt 2.3

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

$x - 3 = 0$

$x + 1 = 0$

$x - 1 = 0$

Schritt 2.4

Setze $x - 3$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.4.1

Setze $x - 3$ gleich $0$ .

$x - 3 = 0$

Schritt 2.4.2

Addiere $3$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$x = 3$

Schritt 2.5

Setze $x + 1$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.5.1

Setze $x + 1$ gleich $0$ .

$x + 1 = 0$

Schritt 2.5.2

Subtrahiere $1$ von beiden Seiten der Gleichung.

$x = - 1$

Schritt 2.6

Setze $x - 1$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.6.1

Setze $x - 1$ gleich $0$ .

$x - 1 = 0$

Schritt 2.6.2

Addiere $1$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$x = 1$

Schritt 2.7

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $4 (x - 3) (x + 1) (x - 1) = 0$ wahr machen.

$x = 3, - 1, 1$

Schritt 3

Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.

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Schritt 3.1

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 4

Werte $x^{4} - 4 x^{3} - 2 x^{2} + 12 x - 5$ an jeden $x$ Wert aus, wo die Ableitung $0$ ist oder nicht definiert ist.

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Schritt 4.1

Berechne bei $x = 3$ .

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Schritt 4.1.1

Ersetze $x$ durch $3$ .

${(3)}^{4} - 4 {(3)}^{3} - 2 {(3)}^{2} + 12 (3) - 5$

Schritt 4.1.2

Vereinfache.

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Schritt 4.1.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.1.2.1.1

Potenziere $3$ mit $4$ .

$81 - 4 {(3)}^{3} - 2 {(3)}^{2} + 12 (3) - 5$

Schritt 4.1.2.1.2

Potenziere $3$ mit $3$ .

$81 - 4 \cdot 27 - 2 {(3)}^{2} + 12 (3) - 5$

Schritt 4.1.2.1.3

Mutltipliziere $- 4$ mit $27$ .

$81 - 108 - 2 {(3)}^{2} + 12 (3) - 5$

Schritt 4.1.2.1.4

Potenziere $3$ mit $2$ .

$81 - 108 - 2 \cdot 9 + 12 (3) - 5$

Schritt 4.1.2.1.5

Mutltipliziere $- 2$ mit $9$ .

$81 - 108 - 18 + 12 (3) - 5$

Schritt 4.1.2.1.6

Mutltipliziere $12$ mit $3$ .

$81 - 108 - 18 + 36 - 5$

Schritt 4.1.2.2

Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.

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Schritt 4.1.2.2.1

Subtrahiere $108$ von $81$ .

$- 27 - 18 + 36 - 5$

Schritt 4.1.2.2.2

Subtrahiere $18$ von $- 27$ .

$- 45 + 36 - 5$

Schritt 4.1.2.2.3

Addiere $- 45$ und $36$ .

$- 9 - 5$

Schritt 4.1.2.2.4

Subtrahiere $5$ von $- 9$ .

$- 14$

Schritt 4.2

Berechne bei $x = - 1$ .

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Schritt 4.2.1

Ersetze $x$ durch $- 1$ .

${(- 1)}^{4} - 4 {(- 1)}^{3} - 2 {(- 1)}^{2} + 12 (- 1) - 5$

Schritt 4.2.2

Vereinfache.

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Schritt 4.2.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.2.2.1.1

Potenziere $- 1$ mit $4$ .

$1 - 4 {(- 1)}^{3} - 2 {(- 1)}^{2} + 12 (- 1) - 5$

Schritt 4.2.2.1.2

Potenziere $- 1$ mit $3$ .

$1 - 4 \cdot - 1 - 2 {(- 1)}^{2} + 12 (- 1) - 5$

Schritt 4.2.2.1.3

Mutltipliziere $- 4$ mit $- 1$ .

$1 + 4 - 2 {(- 1)}^{2} + 12 (- 1) - 5$

Schritt 4.2.2.1.4

Potenziere $- 1$ mit $2$ .

$1 + 4 - 2 \cdot 1 + 12 (- 1) - 5$

Schritt 4.2.2.1.5

Mutltipliziere $- 2$ mit $1$ .

$1 + 4 - 2 + 12 (- 1) - 5$

Schritt 4.2.2.1.6

Mutltipliziere $12$ mit $- 1$ .

$1 + 4 - 2 - 12 - 5$

Schritt 4.2.2.2

Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.

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Schritt 4.2.2.2.1

Addiere $1$ und $4$ .

$5 - 2 - 12 - 5$

Schritt 4.2.2.2.2

Subtrahiere $2$ von $5$ .

$3 - 12 - 5$

Schritt 4.2.2.2.3

Subtrahiere $12$ von $3$ .

$- 9 - 5$

Schritt 4.2.2.2.4

Subtrahiere $5$ von $- 9$ .

$- 14$

Schritt 4.3

Berechne bei $x = 1$ .

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Schritt 4.3.1

Ersetze $x$ durch $1$ .

${(1)}^{4} - 4 {(1)}^{3} - 2 {(1)}^{2} + 12 (1) - 5$

Schritt 4.3.2

Vereinfache.

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Schritt 4.3.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.3.2.1.1

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$1 - 4 {(1)}^{3} - 2 {(1)}^{2} + 12 (1) - 5$

Schritt 4.3.2.1.2

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$1 - 4 \cdot 1 - 2 {(1)}^{2} + 12 (1) - 5$

Schritt 4.3.2.1.3

Mutltipliziere $- 4$ mit $1$ .

$1 - 4 - 2 {(1)}^{2} + 12 (1) - 5$

Schritt 4.3.2.1.4

Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.

$1 - 4 - 2 \cdot 1 + 12 (1) - 5$

Schritt 4.3.2.1.5

Mutltipliziere $- 2$ mit $1$ .

$1 - 4 - 2 + 12 (1) - 5$

Schritt 4.3.2.1.6

Mutltipliziere $12$ mit $1$ .

$1 - 4 - 2 + 12 - 5$

Schritt 4.3.2.2

Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.

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Schritt 4.3.2.2.1

Subtrahiere $4$ von $1$ .

$- 3 - 2 + 12 - 5$

Schritt 4.3.2.2.2

Subtrahiere $2$ von $- 3$ .

$- 5 + 12 - 5$

Schritt 4.3.2.2.3

Addiere $- 5$ und $12$ .

$7 - 5$

Schritt 4.3.2.2.4

Subtrahiere $5$ von $7$ .

$2$

Schritt 4.4

Liste all Punkte auf.

$(3, - 14), (- 1, - 14), (1, 2)$

Schritt 5