Cálculo Ejemplos

$x^{8} e^{x} - 7$

Paso 1

Escribe $x^{8} e^{x} - 7$ como una función.

$f (x) = x^{8} e^{x} - 7$

Paso 2

Obtén la primera derivada de la función.

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Paso 2.1

Según la regla de la suma, la derivada de $x^{8} e^{x} - 7$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x^{8} e^{x}] + \frac{d}{d x} [- 7]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{8} e^{x}] + \frac{d}{d x} [- 7]$

Paso 2.2

Evalúa $\frac{d}{d x} [x^{8} e^{x}]$ .

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Paso 2.2.1

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x^{8}$ y $g (x) = e^{x}$ .

$x^{8} \frac{d}{d x} [e^{x}] + e^{x} \frac{d}{d x} [x^{8}] + \frac{d}{d x} [- 7]$

Paso 2.2.2

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

$x^{8} e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} [x^{8}] + \frac{d}{d x} [- 7]$

Paso 2.2.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 8$ .

$x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + \frac{d}{d x} [- 7]$

Paso 2.3

Como $- 7$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- 7$ con respecto a $x$ es $0$ .

$x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + 0$

Paso 2.4

Simplifica.

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Paso 2.4.1

Suma $x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7})$ y $0$ .

$x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7})$

Paso 2.4.2

Reordena los términos.

$e^{x} x^{8} + 8 e^{x} x^{7}$

Paso 2.4.3

Reordena los factores en $e^{x} x^{8} + 8 e^{x} x^{7}$ .

$x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$

Paso 3

Obtén la segunda derivada de la función.

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Paso 3.1

Según la regla de la suma, la derivada de $x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x^{8} e^{x}] + \frac{d}{d x} [8 x^{7} e^{x}]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (x^{8} e^{x}) + \frac{d}{d x} (8 x^{7} e^{x})$

Paso 3.2

Evalúa $\frac{d}{d x} [x^{8} e^{x}]$ .

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Paso 3.2.1

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x^{8}$ y $g (x) = e^{x}$ .

$f'' (x) = x^{8} \frac{d}{d x} (e^{x}) + e^{x} \frac{d}{d x} (x^{8}) + \frac{d}{d x} (8 x^{7} e^{x})$

Paso 3.2.2

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} (x^{8}) + \frac{d}{d x} (8 x^{7} e^{x})$

Paso 3.2.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 8$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + \frac{d}{d x} (8 x^{7} e^{x})$

Paso 3.3

Evalúa $\frac{d}{d x} [8 x^{7} e^{x}]$ .

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Paso 3.3.1

Como $8$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $8 x^{7} e^{x}$ con respecto a $x$ es $8 \frac{d}{d x} [x^{7} e^{x}]$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + 8 \frac{d}{d x} (x^{7} e^{x})$

Paso 3.3.2

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x^{7}$ y $g (x) = e^{x}$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + 8 (x^{7} \frac{d}{d x} (e^{x}) + e^{x} \frac{d}{d x} (x^{7}))$

Paso 3.3.3

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + 8 (x^{7} e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} (x^{7}))$

Paso 3.3.4

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 7$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + 8 (x^{7} e^{x} + e^{x} (7 x^{6}))$

Paso 3.4

Simplifica.

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Paso 3.4.1

Aplica la propiedad distributiva.

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + 8 (x^{7} e^{x}) + 8 (e^{x} (7 x^{6}))$

Paso 3.4.2

Combina los términos.

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Paso 3.4.2.1

Multiplica $7$ por $8$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + 8 x^{7} e^{x} + 56 (e^{x} (x^{6}))$

Paso 3.4.2.2

Suma $e^{x} (8 x^{7})$ y $8 x^{7} e^{x}$ .

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Paso 3.4.2.2.1

Mueve $e^{x}$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x} + 8 x^{7} e^{x} + 56 e^{x} x^{6}$

Paso 3.4.2.2.2

Suma $8 x^{7} e^{x}$ y $8 x^{7} e^{x}$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + 16 x^{7} e^{x} + 56 e^{x} x^{6}$

Paso 3.4.3

Reordena los términos.

$f'' (x) = e^{x} x^{8} + 16 e^{x} x^{7} + 56 e^{x} x^{6}$

Paso 3.4.4

Reordena los factores en $e^{x} x^{8} + 16 e^{x} x^{7} + 56 e^{x} x^{6}$ .

$f'' (x) = x^{8} e^{x} + 16 x^{7} e^{x} + 56 x^{6} e^{x}$

Paso 4

Para obtener los valores mínimo y máximo locales de la función, establece la derivada igual a $0$ y resuelve.

$x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x} = 0$

Paso 5

Obtén la primera derivada.

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Paso 5.1

Obtén la primera derivada.

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Paso 5.1.1

Según la regla de la suma, la derivada de $x^{8} e^{x} - 7$ con respecto a $x$ es $\frac{d}{d x} [x^{8} e^{x}] + \frac{d}{d x} [- 7]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{8} e^{x}] + \frac{d}{d x} [- 7]$

Paso 5.1.2

Evalúa $\frac{d}{d x} [x^{8} e^{x}]$ .

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Paso 5.1.2.1

Diferencia con la regla del producto, que establece que $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ es $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ donde $f (x) = x^{8}$ y $g (x) = e^{x}$ .

$x^{8} \frac{d}{d x} [e^{x}] + e^{x} \frac{d}{d x} [x^{8}] + \frac{d}{d x} [- 7]$

Paso 5.1.2.2

Diferencia con la regla exponencial, que establece que $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ es $a^{x} \ln (a)$ donde $a$ = $e$ .

$x^{8} e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} [x^{8}] + \frac{d}{d x} [- 7]$

Paso 5.1.2.3

Diferencia con la regla de la potencia, que establece que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ es $n x^{n - 1}$ donde $n = 8$ .

$x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + \frac{d}{d x} [- 7]$

Paso 5.1.3

Como $- 7$ es constante con respecto a $x$ , la derivada de $- 7$ con respecto a $x$ es $0$ .

$x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7}) + 0$

Paso 5.1.4

Simplifica.

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Paso 5.1.4.1

Suma $x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7})$ y $0$ .

$x^{8} e^{x} + e^{x} (8 x^{7})$

Paso 5.1.4.2

Reordena los términos.

$e^{x} x^{8} + 8 e^{x} x^{7}$

Paso 5.1.4.3

Reordena los factores en $e^{x} x^{8} + 8 e^{x} x^{7}$ .

$f' (x) = x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$

Paso 5.2

La primera derivada de $f (x)$ con respecto a $x$ es $x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$ .

$x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$

Paso 6

Establece la primera derivada igual a $0$ , luego resuelve la ecuación $x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x} = 0$ .

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Paso 6.1

Establece la primera derivada igual a $0$ .

$x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x} = 0$

Paso 6.2

Factoriza $x^{7} e^{x}$ de $x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$ .

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Paso 6.2.1

Factoriza $x^{7} e^{x}$ de $x^{8} e^{x}$ .

$x^{7} e^{x} (x) + 8 x^{7} e^{x} = 0$

Paso 6.2.2

Factoriza $x^{7} e^{x}$ de $8 x^{7} e^{x}$ .

$x^{7} e^{x} (x) + x^{7} e^{x} (8) = 0$

Paso 6.2.3

Factoriza $x^{7} e^{x}$ de $x^{7} e^{x} (x) + x^{7} e^{x} (8)$ .

$x^{7} e^{x} (x + 8) = 0$

Paso 6.3

Si cualquier factor individual en el lado izquierdo de la ecuación es igual a $0$ , la expresión completa será igual a $0$ .

$x^{7} = 0$

$e^{x} = 0$

$x + 8 = 0$

Paso 6.4

Establece $x^{7}$ igual a $0$ y resuelve $x$ .

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Paso 6.4.1

Establece $x^{7}$ igual a $0$ .

$x^{7} = 0$

Paso 6.4.2

Resuelve $x^{7} = 0$ en $x$ .

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Paso 6.4.2.1

Calcula la raíz especificada de ambos lados de la ecuación para eliminar el exponente en el lado izquierdo.

$x = \sqrt[7]{0}$

Paso 6.4.2.2

Simplifica $\sqrt[7]{0}$ .

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Paso 6.4.2.2.1

Reescribe $0$ como $0^{7}$ .

$x = \sqrt[7]{0^{7}}$

Paso 6.4.2.2.2

Extrae los términos de abajo del radical, bajo el supuesto de que tienes números reales.

$x = 0$

Paso 6.5

Establece $e^{x}$ igual a $0$ y resuelve $x$ .

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Paso 6.5.1

Establece $e^{x}$ igual a $0$ .

$e^{x} = 0$

Paso 6.5.2

Resuelve $e^{x} = 0$ en $x$ .

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Paso 6.5.2.1

Resta el logaritmo natural de ambos lados de la ecuación para eliminar la variable del exponente.

$\ln (e^{x}) = \ln (0)$

Paso 6.5.2.2

La ecuación no puede resolverse porque $\ln (0)$ es indefinida.

Indefinida

Paso 6.5.2.3

No hay soluciones para $e^{x} = 0$

No hay solución

Paso 6.6

Establece $x + 8$ igual a $0$ y resuelve $x$ .

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Paso 6.6.1

Establece $x + 8$ igual a $0$ .

$x + 8 = 0$

Paso 6.6.2

Resta $8$ de ambos lados de la ecuación.

$x = - 8$

Paso 6.7

La solución final comprende todos los valores que hacen $x^{7} e^{x} (x + 8) = 0$ verdadera.

$x = 0, - 8$

Paso 7

Obtén los valores en el lugar donde la derivada es indefinida.

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Paso 7.1

El dominio de la expresión son todos números reales, excepto cuando la expresión no está definida. En ese caso, no hay ningún número real que haga que la expresión sea indefinida.

Paso 8

Puntos críticos para evaluar.

$x = 0, - 8$

Paso 9

Evalúa la segunda derivada en $x = 0$ . Si la segunda derivada es positiva, entonces este es un mínimo local. Si es negativa, entonces este es un máximo local.

${(0)}^{8} e^{0} + 16 {(0)}^{7} e^{0} + 56 {(0)}^{6} e^{0}$

Paso 10

Evalúa la segunda derivada.

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Paso 10.1

Simplifica cada término.

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Paso 10.1.1

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$0 e^{0} + 16 {(0)}^{7} e^{0} + 56 {(0)}^{6} e^{0}$

Paso 10.1.2

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$0 \cdot 1 + 16 {(0)}^{7} e^{0} + 56 {(0)}^{6} e^{0}$

Paso 10.1.3

Multiplica $0$ por $1$ .

$0 + 16 {(0)}^{7} e^{0} + 56 {(0)}^{6} e^{0}$

Paso 10.1.4

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$0 + 16 \cdot 0 e^{0} + 56 {(0)}^{6} e^{0}$

Paso 10.1.5

Multiplica $16$ por $0$ .

$0 + 0 e^{0} + 56 {(0)}^{6} e^{0}$

Paso 10.1.6

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$0 + 0 \cdot 1 + 56 {(0)}^{6} e^{0}$

Paso 10.1.7

Multiplica $0$ por $1$ .

$0 + 0 + 56 {(0)}^{6} e^{0}$

Paso 10.1.8

Elevar $0$ a cualquier potencia positiva da como resultado $0$ .

$0 + 0 + 56 \cdot 0 e^{0}$

Paso 10.1.9

Multiplica $56$ por $0$ .

$0 + 0 + 0 e^{0}$

Paso 10.1.10

Cualquier valor elevado a $0$ es $1$ .

$0 + 0 + 0 \cdot 1$

Paso 10.1.11

Multiplica $0$ por $1$ .

$0 + 0 + 0$

Paso 10.2

Simplifica mediante la adición de números.

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Paso 10.2.1

Suma $0$ y $0$ .

$0 + 0$

Paso 10.2.2

Suma $0$ y $0$ .

$0$

Paso 11

Como hay al menos un punto con $0$ o segunda derivada indefinida, aplica la prueba de la primera derivada.

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Paso 11.1

Divide $(- \infty, \infty)$ en intervalos separados alrededor de los valores de $x$ que hacen que la primera derivada sea $0$ o indefinida.

$(- \infty, - 8) \cup (- 8, 0) \cup (0, \infty)$

Paso 11.2

Sustituye cualquier número, como $- 10$ , del intervalo $(- \infty, - 8)$ en la primera derivada $x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$ para comprobar si el resultado es negativo o positivo.

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Paso 11.2.1

Reemplaza la variable $x$ con $- 10$ en la expresión.

$f' (- 10) = {(- 10)}^{8} e^{- 10} + 8 {(- 10)}^{7} e^{- 10}$

Paso 11.2.2

Simplifica el resultado.

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Paso 11.2.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 11.2.2.1.1

Eleva $- 10$ a la potencia de $8$ .

$f' (- 10) = 100000000 e^{- 10} + 8 {(- 10)}^{7} e^{- 10}$

Paso 11.2.2.1.2

Reescribe la expresión mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (- 10) = 100000000 (\frac{1}{e^{10}}) + 8 {(- 10)}^{7} e^{- 10}$

Paso 11.2.2.1.3

Combina $100000000$ y $\frac{1}{e^{10}}$ .

$f' (- 10) = \frac{100000000}{e^{10}} + 8 {(- 10)}^{7} e^{- 10}$

Paso 11.2.2.1.4

Eleva $- 10$ a la potencia de $7$ .

$f' (- 10) = \frac{100000000}{e^{10}} + 8 \cdot (- 10000000 e^{- 10})$

Paso 11.2.2.1.5

Multiplica $8$ por $- 10000000$ .

$f' (- 10) = \frac{100000000}{e^{10}} - 80000000 e^{- 10}$

Paso 11.2.2.1.6

Reescribe la expresión mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (- 10) = \frac{100000000}{e^{10}} - 80000000 \frac{1}{e^{10}}$

Paso 11.2.2.1.7

Combina $- 80000000$ y $\frac{1}{e^{10}}$ .

$f' (- 10) = \frac{100000000}{e^{10}} + \frac{- 80000000}{e^{10}}$

Paso 11.2.2.1.8

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$f' (- 10) = \frac{100000000}{e^{10}} - \frac{80000000}{e^{10}}$

Paso 11.2.2.2

Combina fracciones.

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Paso 11.2.2.2.1

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$f' (- 10) = \frac{100000000 - 80000000}{e^{10}}$

Paso 11.2.2.2.2

Resta $80000000$ de $100000000$ .

$f' (- 10) = \frac{20000000}{e^{10}}$

Paso 11.2.2.3

La respuesta final es $\frac{20000000}{e^{10}}$ .

$\frac{20000000}{e^{10}}$

Paso 11.3

Sustituye cualquier número, como $- 4$ , del intervalo $(- 8, 0)$ en la primera derivada $x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$ para comprobar si el resultado es negativo o positivo.

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Paso 11.3.1

Reemplaza la variable $x$ con $- 4$ en la expresión.

$f' (- 4) = {(- 4)}^{8} e^{- 4} + 8 {(- 4)}^{7} e^{- 4}$

Paso 11.3.2

Simplifica el resultado.

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Paso 11.3.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 11.3.2.1.1

Eleva $- 4$ a la potencia de $8$ .

$f' (- 4) = 65536 e^{- 4} + 8 {(- 4)}^{7} e^{- 4}$

Paso 11.3.2.1.2

Reescribe la expresión mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (- 4) = 65536 (\frac{1}{e^{4}}) + 8 {(- 4)}^{7} e^{- 4}$

Paso 11.3.2.1.3

Combina $65536$ y $\frac{1}{e^{4}}$ .

$f' (- 4) = \frac{65536}{e^{4}} + 8 {(- 4)}^{7} e^{- 4}$

Paso 11.3.2.1.4

Eleva $- 4$ a la potencia de $7$ .

$f' (- 4) = \frac{65536}{e^{4}} + 8 \cdot (- 16384 e^{- 4})$

Paso 11.3.2.1.5

Multiplica $8$ por $- 16384$ .

$f' (- 4) = \frac{65536}{e^{4}} - 131072 e^{- 4}$

Paso 11.3.2.1.6

Reescribe la expresión mediante la regla del exponente negativo $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (- 4) = \frac{65536}{e^{4}} - 131072 \frac{1}{e^{4}}$

Paso 11.3.2.1.7

Combina $- 131072$ y $\frac{1}{e^{4}}$ .

$f' (- 4) = \frac{65536}{e^{4}} + \frac{- 131072}{e^{4}}$

Paso 11.3.2.1.8

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$f' (- 4) = \frac{65536}{e^{4}} - \frac{131072}{e^{4}}$

Paso 11.3.2.2

Combina fracciones.

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Paso 11.3.2.2.1

Combina los numeradores sobre el denominador común.

$f' (- 4) = \frac{65536 - 131072}{e^{4}}$

Paso 11.3.2.2.2

Simplifica la expresión.

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Paso 11.3.2.2.2.1

Resta $131072$ de $65536$ .

$f' (- 4) = \frac{- 65536}{e^{4}}$

Paso 11.3.2.2.2.2

Mueve el negativo al frente de la fracción.

$f' (- 4) = - \frac{65536}{e^{4}}$

Paso 11.3.2.3

La respuesta final es $- \frac{65536}{e^{4}}$ .

$- \frac{65536}{e^{4}}$

Paso 11.4

Sustituye cualquier número, como $2$ , del intervalo $(0, \infty)$ en la primera derivada $x^{8} e^{x} + 8 x^{7} e^{x}$ para comprobar si el resultado es negativo o positivo.

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Paso 11.4.1

Reemplaza la variable $x$ con $2$ en la expresión.

$f' (2) = {(2)}^{8} e^{2} + 8 {(2)}^{7} e^{2}$

Paso 11.4.2

Simplifica el resultado.

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Paso 11.4.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 11.4.2.1.1

Eleva $2$ a la potencia de $8$ .

$f' (2) = 256 e^{2} + 8 {(2)}^{7} e^{2}$

Paso 11.4.2.1.2

Eleva $2$ a la potencia de $7$ .

$f' (2) = 256 e^{2} + 8 \cdot (128 e^{2})$

Paso 11.4.2.1.3

Multiplica $8$ por $128$ .

$f' (2) = 256 e^{2} + 1024 e^{2}$

Paso 11.4.2.2

Suma $256 e^{2}$ y $1024 e^{2}$ .

$f' (2) = 1280 e^{2}$

Paso 11.4.2.3

La respuesta final es $1280 e^{2}$ .

$1280 e^{2}$

Paso 11.5

Como la primera derivada cambió los signos de positivo a negativo alrededor de $x = - 8$ , $x = - 8$ es un máximo local.

$x = - 8$ es un máximo local

Paso 11.6

Como la primera derivada cambió los signos de negativo a positivo alrededor de $x = 0$ , $x = 0$ es un mínimo local.

$x = 0$ es un mínimo local

Paso 11.7

Estos son los extremos locales de $f (x) = x^{8} e^{x} - 7$ .

$x = - 8$ es un máximo local

$x = 0$ es un mínimo local

$x = - 8$ es un máximo local

$x = 0$ es un mínimo local

Paso 12