Calcul infinitésimal Exemples

Déterminer où croissant/décroissant en utilisant des dérivées
f(x)=x4+2x2-8x
Étape 1
Déterminez la dérivée première.
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Étape 1.1
Déterminez la dérivée première.
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Étape 1.1.1
Différenciez.
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Étape 1.1.1.1
Selon la règle de la somme, la dérivée de x4+2x2-8x par rapport à x est ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x].
ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x]
Étape 1.1.1.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que ddx[xn] est nxn-1n=4.
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]
Étape 1.1.2
Évaluez ddx[2x2].
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Étape 1.1.2.1
Comme 2 est constant par rapport à x, la dérivée de 2x2 par rapport à x est 2ddx[x2].
4x3+2ddx[x2]+ddx[-8x]
Étape 1.1.2.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que ddx[xn] est nxn-1n=2.
4x3+2(2x)+ddx[-8x]
Étape 1.1.2.3
Multipliez 2 par 2.
4x3+4x+ddx[-8x]
4x3+4x+ddx[-8x]
Étape 1.1.3
Évaluez ddx[-8x].
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Étape 1.1.3.1
Comme -8 est constant par rapport à x, la dérivée de -8x par rapport à x est -8ddx[x].
4x3+4x-8ddx[x]
Étape 1.1.3.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que ddx[xn] est nxn-1n=1.
4x3+4x-81
Étape 1.1.3.3
Multipliez -8 par 1.
f(x)=4x3+4x-8
f(x)=4x3+4x-8
f(x)=4x3+4x-8
Étape 1.2
La dérivée première de f(x) par rapport à x est 4x3+4x-8.
4x3+4x-8
4x3+4x-8
Étape 2
Définissez la dérivée première égale à 0 puis résolvez l’équation 4x3+4x-8=0.
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Étape 2.1
Définissez la dérivée première égale à 0.
4x3+4x-8=0
Étape 2.2
Factorisez le côté gauche de l’équation.
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Étape 2.2.1
Factorisez 4 à partir de 4x3+4x-8.
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Étape 2.2.1.1
Factorisez 4 à partir de 4x3.
4(x3)+4x-8=0
Étape 2.2.1.2
Factorisez 4 à partir de 4x.
4(x3)+4(x)-8=0
Étape 2.2.1.3
Factorisez 4 à partir de -8.
4(x3)+4x+4-2=0
Étape 2.2.1.4
Factorisez 4 à partir de 4(x3)+4x.
4(x3+x)+4-2=0
Étape 2.2.1.5
Factorisez 4 à partir de 4(x3+x)+4-2.
4(x3+x-2)=0
4(x3+x-2)=0
Étape 2.2.2
Factorisez.
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Étape 2.2.2.1
Factorisez x3+x-2 en utilisant le test des racines rationnelles.
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Étape 2.2.2.1.1
Si une fonction polynomiale a des coefficients entiers, chaque zéro rationnel aura la forme pqp est un facteur de la constante et q est un facteur du coefficient directeur.
p=±1,±2
q=±1
Étape 2.2.2.1.2
Déterminez chaque combinaison de ±pq. Il s’agit des racines possibles de la fonction polynomiale.
±1,±2
Étape 2.2.2.1.3
Remplacez 1 et simplifiez l’expression. Dans ce cas, l’expression est égale à 0 donc 1 est une racine du polynôme.
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Étape 2.2.2.1.3.1
Remplacez 1 dans le polynôme.
13+1-2
Étape 2.2.2.1.3.2
Élevez 1 à la puissance 3.
1+1-2
Étape 2.2.2.1.3.3
Additionnez 1 et 1.
2-2
Étape 2.2.2.1.3.4
Soustrayez 2 de 2.
0
0
Étape 2.2.2.1.4
Comme 1 est une racine connue, divisez le polynôme par x-1 pour déterminer le polynôme quotient. Ce polynôme peut alors être utilisé pour déterminer les racines restantes.
x3+x-2x-1
Étape 2.2.2.1.5
Divisez x3+x-2 par x-1.
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Étape 2.2.2.1.5.1
Définissez les polynômes à diviser. S’il n’y a pas de terme pour chaque exposant, insérez-en un avec une valeur de 0.
x-1x3+0x2+x-2
Étape 2.2.2.1.5.2
Divisez le terme du plus haut degré dans le dividende x3 par le terme du plus haut degré dans le diviseur x.
x2
x-1x3+0x2+x-2
Étape 2.2.2.1.5.3
Multipliez le nouveau terme du quotient par le diviseur.
x2
x-1x3+0x2+x-2
+x3-x2
Étape 2.2.2.1.5.4
L’expression doit être soustraite du dividende, alors changez tous les signes dans x3-x2
x2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
Étape 2.2.2.1.5.5
Après avoir changé les signes, ajoutez le dernier dividende du polynôme multiplié pour déterminer le nouveau dividende.
x2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2
Étape 2.2.2.1.5.6
Extrayez les termes suivants du dividende d’origine dans le dividende actuel.
x2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
Étape 2.2.2.1.5.7
Divisez le terme du plus haut degré dans le dividende x2 par le terme du plus haut degré dans le diviseur x.
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
Étape 2.2.2.1.5.8
Multipliez le nouveau terme du quotient par le diviseur.
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
+x2-x
Étape 2.2.2.1.5.9
L’expression doit être soustraite du dividende, alors changez tous les signes dans x2-x
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
Étape 2.2.2.1.5.10
Après avoir changé les signes, ajoutez le dernier dividende du polynôme multiplié pour déterminer le nouveau dividende.
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x
Étape 2.2.2.1.5.11
Extrayez les termes suivants du dividende d’origine dans le dividende actuel.
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
Étape 2.2.2.1.5.12
Divisez le terme du plus haut degré dans le dividende 2x par le terme du plus haut degré dans le diviseur x.
x2+x+2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
Étape 2.2.2.1.5.13
Multipliez le nouveau terme du quotient par le diviseur.
x2+x+2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
+2x-2
Étape 2.2.2.1.5.14
L’expression doit être soustraite du dividende, alors changez tous les signes dans 2x-2
x2+x+2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
-2x+2
Étape 2.2.2.1.5.15
Après avoir changé les signes, ajoutez le dernier dividende du polynôme multiplié pour déterminer le nouveau dividende.
x2+x+2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
-2x+2
0
Étape 2.2.2.1.5.16
Comme le reste est 0, la réponse finale est le quotient.
x2+x+2
x2+x+2
Étape 2.2.2.1.6
Écrivez x3+x-2 comme un ensemble de facteurs.
4((x-1)(x2+x+2))=0
4((x-1)(x2+x+2))=0
Étape 2.2.2.2
Supprimez les parenthèses inutiles.
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
Étape 2.3
Si un facteur quelconque du côté gauche de l’équation est égal à 0, l’expression entière sera égale à 0.
x-1=0
x2+x+2=0
Étape 2.4
Définissez x-1 égal à 0 et résolvez x.
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Étape 2.4.1
Définissez x-1 égal à 0.
x-1=0
Étape 2.4.2
Ajoutez 1 aux deux côtés de l’équation.
x=1
x=1
Étape 2.5
Définissez x2+x+2 égal à 0 et résolvez x.
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Étape 2.5.1
Définissez x2+x+2 égal à 0.
x2+x+2=0
Étape 2.5.2
Résolvez x2+x+2=0 pour x.
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Étape 2.5.2.1
Utilisez la formule quadratique pour déterminer les solutions.
-b±b2-4(ac)2a
Étape 2.5.2.2
Remplacez les valeurs a=1, b=1 et c=2 dans la formule quadratique et résolvez pour x.
-1±12-4(12)21
Étape 2.5.2.3
Simplifiez
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.5.2.3.1
Simplifiez le numérateur.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.5.2.3.1.1
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
x=-1±1-41221
Étape 2.5.2.3.1.2
Multipliez -412.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.5.2.3.1.2.1
Multipliez -4 par 1.
x=-1±1-4221
Étape 2.5.2.3.1.2.2
Multipliez -4 par 2.
x=-1±1-821
x=-1±1-821
Étape 2.5.2.3.1.3
Soustrayez 8 de 1.
x=-1±-721
Étape 2.5.2.3.1.4
Réécrivez -7 comme -1(7).
x=-1±-1721
Étape 2.5.2.3.1.5
Réécrivez -1(7) comme -17.
x=-1±-1721
Étape 2.5.2.3.1.6
Réécrivez -1 comme i.
x=-1±i721
x=-1±i721
Étape 2.5.2.3.2
Multipliez 2 par 1.
x=-1±i72
x=-1±i72
Étape 2.5.2.4
Simplifiez l’expression pour résoudre la partie + du ±.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.5.2.4.1
Simplifiez le numérateur.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.5.2.4.1.1
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
x=-1±1-41221
Étape 2.5.2.4.1.2
Multipliez -412.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.5.2.4.1.2.1
Multipliez -4 par 1.
x=-1±1-4221
Étape 2.5.2.4.1.2.2
Multipliez -4 par 2.
x=-1±1-821
x=-1±1-821
Étape 2.5.2.4.1.3
Soustrayez 8 de 1.
x=-1±-721
Étape 2.5.2.4.1.4
Réécrivez -7 comme -1(7).
x=-1±-1721
Étape 2.5.2.4.1.5
Réécrivez -1(7) comme -17.
x=-1±-1721
Étape 2.5.2.4.1.6
Réécrivez -1 comme i.
x=-1±i721
x=-1±i721
Étape 2.5.2.4.2
Multipliez 2 par 1.
x=-1±i72
Étape 2.5.2.4.3
Remplacez le ± par +.
x=-1+i72
Étape 2.5.2.4.4
Réécrivez -1 comme -1(1).
x=-11+i72
Étape 2.5.2.4.5
Factorisez -1 à partir de i7.
x=-11-(-i7)2
Étape 2.5.2.4.6
Factorisez -1 à partir de -1(1)-(-i7).
x=-1(1-i7)2
Étape 2.5.2.4.7
Placez le signe moins devant la fraction.
x=-1-i72
x=-1-i72
Étape 2.5.2.5
Simplifiez l’expression pour résoudre la partie - du ±.
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Étape 2.5.2.5.1
Simplifiez le numérateur.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.5.2.5.1.1
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
x=-1±1-41221
Étape 2.5.2.5.1.2
Multipliez -412.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.5.2.5.1.2.1
Multipliez -4 par 1.
x=-1±1-4221
Étape 2.5.2.5.1.2.2
Multipliez -4 par 2.
x=-1±1-821
x=-1±1-821
Étape 2.5.2.5.1.3
Soustrayez 8 de 1.
x=-1±-721
Étape 2.5.2.5.1.4
Réécrivez -7 comme -1(7).
x=-1±-1721
Étape 2.5.2.5.1.5
Réécrivez -1(7) comme -17.
x=-1±-1721
Étape 2.5.2.5.1.6
Réécrivez -1 comme i.
x=-1±i721
x=-1±i721
Étape 2.5.2.5.2
Multipliez 2 par 1.
x=-1±i72
Étape 2.5.2.5.3
Remplacez le ± par -.
x=-1-i72
Étape 2.5.2.5.4
Réécrivez -1 comme -1(1).
x=-11-i72
Étape 2.5.2.5.5
Factorisez -1 à partir de -i7.
x=-11-(i7)2
Étape 2.5.2.5.6
Factorisez -1 à partir de -1(1)-(i7).
x=-1(1+i7)2
Étape 2.5.2.5.7
Placez le signe moins devant la fraction.
x=-1+i72
x=-1+i72
Étape 2.5.2.6
La réponse finale est la combinaison des deux solutions.
x=-1-i72,-1+i72
x=-1-i72,-1+i72
x=-1-i72,-1+i72
Étape 2.6
La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent 4(x-1)(x2+x+2)=0 vraie.
x=1,-1-i72,-1+i72
x=1,-1-i72,-1+i72
Étape 3
Les valeurs qui rendent la dérivée égale à 0 sont 1.
1
Étape 4
Après avoir trouvé le point qui rend la dérivée f(x)=4x3+4x-8 égale à 0 ou indéfinie, l’intervalle pour vérifier où f(x)=x4+2x2-8x augmente et diminue est (-,1)(1,).
(-,1)(1,)
Étape 5
Remplacez une valeur de l’intervalle (-,1) dans la dérivée afin de déterminer si la fonction est croissante ou décroissante.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 5.1
Remplacez la variable x par 0 dans l’expression.
f(0)=4(0)3+4(0)-8
Étape 5.2
Simplifiez le résultat.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 5.2.1
Simplifiez chaque terme.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 5.2.1.1
L’élévation de 0 à toute puissance positive produit 0.
f(0)=40+4(0)-8
Étape 5.2.1.2
Multipliez 4 par 0.
f(0)=0+4(0)-8
Étape 5.2.1.3
Multipliez 4 par 0.
f(0)=0+0-8
f(0)=0+0-8
Étape 5.2.2
Simplifiez en ajoutant et en soustrayant.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 5.2.2.1
Additionnez 0 et 0.
f(0)=0-8
Étape 5.2.2.2
Soustrayez 8 de 0.
f(0)=-8
f(0)=-8
Étape 5.2.3
La réponse finale est -8.
-8
-8
Étape 5.3
Sur x=0 la dérivée est -8. Comme elle est négative, la fonction diminue sur (-,1).
Diminue sur (-,1) depuis f(x)<0
Diminue sur (-,1) depuis f(x)<0
Étape 6
Remplacez une valeur de l’intervalle (1,) dans la dérivée afin de déterminer si la fonction est croissante ou décroissante.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 6.1
Remplacez la variable x par 2 dans l’expression.
f(2)=4(2)3+4(2)-8
Étape 6.2
Simplifiez le résultat.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 6.2.1
Simplifiez chaque terme.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 6.2.1.1
Élevez 2 à la puissance 3.
f(2)=48+4(2)-8
Étape 6.2.1.2
Multipliez 4 par 8.
f(2)=32+4(2)-8
Étape 6.2.1.3
Multipliez 4 par 2.
f(2)=32+8-8
f(2)=32+8-8
Étape 6.2.2
Simplifiez en ajoutant et en soustrayant.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 6.2.2.1
Additionnez 32 et 8.
f(2)=40-8
Étape 6.2.2.2
Soustrayez 8 de 40.
f(2)=32
f(2)=32
Étape 6.2.3
La réponse finale est 32.
32
32
Étape 6.3
Sur x=2 la dérivée est 32. Comme elle est positive, la fonction augmente sur (1,).
Augmente sur (1,) depuis f(x)>0
Augmente sur (1,) depuis f(x)>0
Étape 7
Indiquez les intervalles sur lesquels la fonction est croissante et décroissante.
Augmente sur : (1,)
Diminue sur : (-,1)
Étape 8
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