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Cálculo Ejemplos
Paso 1
Paso 1.1
Simplifica con la obtención del factor común.
Paso 1.1.1
Factoriza de .
Paso 1.1.2
Aplica la regla del producto a .
Paso 1.2
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 1.3
Usa las propiedades de los logaritmos para simplificar la diferenciación.
Paso 1.3.1
Reescribe como .
Paso 1.3.2
Expande ; para ello, mueve fuera del logaritmo.
Paso 1.4
Diferencia con la regla de la cadena, que establece que es donde y .
Paso 1.4.1
Para aplicar la regla de la cadena, establece como .
Paso 1.4.2
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 1.4.3
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 1.5
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 1.6
La derivada de con respecto a es .
Paso 1.7
Diferencia con la regla de la potencia.
Paso 1.7.1
Combina y .
Paso 1.7.2
Cancela el factor común de .
Paso 1.7.2.1
Cancela el factor común.
Paso 1.7.2.2
Reescribe la expresión.
Paso 1.7.3
Diferencia con la regla de la potencia, que establece que es donde .
Paso 1.7.4
Multiplica por .
Paso 1.8
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 1.9
Simplifica.
Paso 1.9.1
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 1.9.2
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 1.9.3
Multiplica por .
Paso 1.9.4
Reordena los términos.
Paso 2
Paso 2.1
Según la regla de la suma, la derivada de con respecto a es .
Paso 2.2
Evalúa .
Paso 2.2.1
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 2.2.2
Diferencia con la regla de la cadena, que establece que es donde y .
Paso 2.2.2.1
Para aplicar la regla de la cadena, establece como .
Paso 2.2.2.2
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 2.2.2.3
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 2.2.3
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 2.2.4
La derivada de con respecto a es .
Paso 2.2.5
Diferencia con la regla de la potencia, que establece que es donde .
Paso 2.2.6
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 2.2.7
Combina y .
Paso 2.2.8
Cancela el factor común de .
Paso 2.2.8.1
Cancela el factor común.
Paso 2.2.8.2
Reescribe la expresión.
Paso 2.2.9
Multiplica por .
Paso 2.3
Evalúa .
Paso 2.3.1
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 2.3.2
La derivada de con respecto a es .
Paso 2.3.3
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 2.3.4
Diferencia con la regla de la cadena, que establece que es donde y .
Paso 2.3.4.1
Para aplicar la regla de la cadena, establece como .
Paso 2.3.4.2
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 2.3.4.3
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 2.3.5
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 2.3.6
La derivada de con respecto a es .
Paso 2.3.7
Diferencia con la regla de la potencia, que establece que es donde .
Paso 2.3.8
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 2.3.9
Combina y .
Paso 2.3.10
Combina y .
Paso 2.3.11
Combina y .
Paso 2.3.12
Cancela el factor común de .
Paso 2.3.12.1
Cancela el factor común.
Paso 2.3.12.2
Reescribe la expresión.
Paso 2.3.13
Multiplica por .
Paso 2.3.14
Reordena los factores de .
Paso 2.3.15
Para escribir como una fracción con un denominador común, multiplica por .
Paso 2.3.16
Combina los numeradores sobre el denominador común.
Paso 2.4
Evalúa .
Paso 2.4.1
Como es constante con respecto a , la derivada de con respecto a es .
Paso 2.4.2
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 2.4.3
Usa las propiedades de los logaritmos para simplificar la diferenciación.
Paso 2.4.3.1
Reescribe como .
Paso 2.4.3.2
Expande ; para ello, mueve fuera del logaritmo.
Paso 2.4.4
Diferencia con la regla de la cadena, que establece que es donde y .
Paso 2.4.4.1
Para aplicar la regla de la cadena, establece como .
Paso 2.4.4.2
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 2.4.4.3
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 2.4.5
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 2.4.6
La derivada de con respecto a es .
Paso 2.4.7
Diferencia con la regla de la potencia, que establece que es donde .
Paso 2.4.8
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 2.4.9
Combina y .
Paso 2.4.10
Cancela el factor común de .
Paso 2.4.10.1
Cancela el factor común.
Paso 2.4.10.2
Reescribe la expresión.
Paso 2.4.11
Multiplica por .
Paso 2.5
Simplifica.
Paso 2.5.1
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.2
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.3
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.4
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.5
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.6
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.7
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.8
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.9
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 2.5.10
Combina los términos.
Paso 2.5.10.1
Multiplica por .
Paso 2.5.10.2
Multiplica por .
Paso 2.5.10.3
Eleva a la potencia de .
Paso 2.5.10.4
Eleva a la potencia de .
Paso 2.5.10.5
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 2.5.10.6
Suma y .
Paso 2.5.10.7
Para escribir como una fracción con un denominador común, multiplica por .
Paso 2.5.10.8
Combina los numeradores sobre el denominador común.
Paso 2.5.10.9
Para escribir como una fracción con un denominador común, multiplica por .
Paso 2.5.10.10
Combina los numeradores sobre el denominador común.
Paso 2.5.10.11
Mueve .
Paso 2.5.10.12
Suma y .
Paso 2.5.10.13
Multiplica por .
Paso 2.5.10.13.1
Eleva a la potencia de .
Paso 2.5.10.13.2
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 2.5.10.14
Para escribir como una fracción con un denominador común, multiplica por .
Paso 2.5.10.15
Combina los numeradores sobre el denominador común.
Paso 2.5.10.16
Multiplica por .
Paso 2.5.10.17
Eleva a la potencia de .
Paso 2.5.10.18
Eleva a la potencia de .
Paso 2.5.10.19
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 2.5.10.20
Suma y .
Paso 2.5.10.21
Para escribir como una fracción con un denominador común, multiplica por .
Paso 2.5.10.22
Combina y .
Paso 2.5.10.23
Combina los numeradores sobre el denominador común.
Paso 2.5.10.24
Mueve .
Paso 2.5.10.25
Suma y .
Paso 2.5.10.26
Multiplica por .
Paso 2.5.10.26.1
Eleva a la potencia de .
Paso 2.5.10.26.2
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 2.5.10.27
Para escribir como una fracción con un denominador común, multiplica por .
Paso 2.5.10.28
Combina y .
Paso 2.5.10.29
Combina los numeradores sobre el denominador común.
Paso 2.5.10.30
Mueve .
Paso 2.5.10.31
Suma y .
Paso 2.5.10.32
Multiplica por .
Paso 2.5.10.32.1
Eleva a la potencia de .
Paso 2.5.10.32.2
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 2.5.10.33
Para escribir como una fracción con un denominador común, multiplica por .
Paso 2.5.10.34
Combina los numeradores sobre el denominador común.
Paso 2.5.10.35
Eleva a la potencia de .
Paso 2.5.10.36
Usa la regla de la potencia para combinar exponentes.
Paso 2.5.11
Reordena los términos.
Paso 2.5.12
Reordena los factores en .
Paso 3
Para obtener los valores mínimo y máximo locales de la función, establece la derivada igual a y resuelve.
Paso 4
Paso 4.1
Obtén la primera derivada.
Paso 4.1.1
Simplifica con la obtención del factor común.
Paso 4.1.1.1
Factoriza de .
Paso 4.1.1.2
Aplica la regla del producto a .
Paso 4.1.2
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 4.1.3
Usa las propiedades de los logaritmos para simplificar la diferenciación.
Paso 4.1.3.1
Reescribe como .
Paso 4.1.3.2
Expande ; para ello, mueve fuera del logaritmo.
Paso 4.1.4
Diferencia con la regla de la cadena, que establece que es donde y .
Paso 4.1.4.1
Para aplicar la regla de la cadena, establece como .
Paso 4.1.4.2
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 4.1.4.3
Reemplaza todos los casos de con .
Paso 4.1.5
Diferencia con la regla del producto, que establece que es donde y .
Paso 4.1.6
La derivada de con respecto a es .
Paso 4.1.7
Diferencia con la regla de la potencia.
Paso 4.1.7.1
Combina y .
Paso 4.1.7.2
Cancela el factor común de .
Paso 4.1.7.2.1
Cancela el factor común.
Paso 4.1.7.2.2
Reescribe la expresión.
Paso 4.1.7.3
Diferencia con la regla de la potencia, que establece que es donde .
Paso 4.1.7.4
Multiplica por .
Paso 4.1.8
Diferencia con la regla exponencial, que establece que es donde = .
Paso 4.1.9
Simplifica.
Paso 4.1.9.1
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 4.1.9.2
Aplica la propiedad distributiva.
Paso 4.1.9.3
Multiplica por .
Paso 4.1.9.4
Reordena los términos.
Paso 4.2
La primera derivada de con respecto a es .
Paso 5
Paso 5.1
Establece la primera derivada igual a .
Paso 5.2
Grafica cada lado de la ecuación. La solución es el valor x del punto de intersección.
Paso 6
Paso 6.1
Establece el argumento en menor o igual que para obtener el lugar donde no está definida la expresión.
Paso 6.2
La ecuación es indefinida cuando el denominador es igual a , el argumento de una raíz cuadrada es menor que o el argumento de un logaritmo es menor o igual que .
Paso 7
Puntos críticos para evaluar.
Paso 8
Evalúa la segunda derivada en . Si la segunda derivada es positiva, entonces este es un mínimo local. Si es negativa, entonces este es un máximo local.
Paso 9
Paso 9.1
Elimina los paréntesis.
Paso 9.2
Simplifica el numerador.
Paso 9.2.1
Suma y .
Paso 9.2.2
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.3
Multiplica por .
Paso 9.2.4
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.5
Potencia y logaritmo son funciones inversas.
Paso 9.2.6
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.7
Multiplica por .
Paso 9.2.8
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.9
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.10
Suma y .
Paso 9.2.11
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.12
Multiplica por .
Paso 9.2.13
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.14
Potencia y logaritmo son funciones inversas.
Paso 9.2.15
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.16
Multiplica por .
Paso 9.2.17
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.18
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.19
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.20
Multiplica por .
Paso 9.2.21
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.22
Potencia y logaritmo son funciones inversas.
Paso 9.2.23
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.24
Multiplica por .
Paso 9.2.25
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.26
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.27
Potencia y logaritmo son funciones inversas.
Paso 9.2.28
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.29
Multiplica por .
Paso 9.2.30
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.31
Multiplica por .
Paso 9.2.32
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.33
Potencia y logaritmo son funciones inversas.
Paso 9.2.34
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.35
Multiplica por .
Paso 9.2.36
Multiplica por .
Paso 9.2.37
Suma y .
Paso 9.2.38
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.39
Multiplica por .
Paso 9.2.40
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.41
Potencia y logaritmo son funciones inversas.
Paso 9.2.42
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.43
Multiplica por .
Paso 9.2.44
Simplifica al mover dentro del algoritmo.
Paso 9.2.45
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.46
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.47
Suma y .
Paso 9.2.48
Eleva a la potencia de .
Paso 9.2.49
Multiplica por .
Paso 9.2.50
Multiplica por .
Paso 9.2.51
Usa las propiedades de los logaritmos del producto, .
Paso 9.2.52
Suma y .
Paso 9.2.53
Suma y .
Paso 9.2.54
Suma y .
Paso 9.2.55
Suma y .
Paso 9.2.56
Suma y .
Paso 9.3
Divide por .
Paso 10
es un mínimo local porque el valor de la segunda derivada es positivo. Esto se conoce como prueba de la segunda derivada.
es un mínimo local
Paso 11
Paso 11.1
Reemplaza la variable con en la expresión.
Paso 11.2
Simplifica el resultado.
Paso 11.2.1
Multiplica por .
Paso 11.2.2
Eleva a la potencia de .
Paso 11.2.3
La respuesta final es .
Paso 12
Estos son los extremos locales de .
es un mínimo local
Paso 13