Calcul infinitésimal Exemples
f(x)=x4+2x2-8x
Étape 1
Étape 1.1
Déterminez la dérivée première.
Étape 1.1.1
Différenciez.
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-1 où n=4.
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]
Étape 1.1.2
Évaluez ddx[2x2].
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-1 où n=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].
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-1 où n=1.
4x3+4x-8⋅1
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
Étape 2.1
Définissez la dérivée première égale à 0.
4x3+4x-8=0
Étape 2.2
Factorisez le côté gauche de l’équation.
Étape 2.2.1
Factorisez 4 à partir de 4x3+4x-8.
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.
Étape 2.2.2.1
Factorisez x3+x-2 en utilisant le test des racines rationnelles.
Étape 2.2.2.1.1
Si une fonction polynomiale a des coefficients entiers, chaque zéro rationnel aura la forme pq où p 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.
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.
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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 |
Étape 2.2.2.1.5.3
Multipliez le nouveau terme du quotient par le diviseur.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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 | - | 1 | x3 | + | 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.
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.
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.
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⋅(1⋅2)2⋅1
Étape 2.5.2.3
Simplifiez
Étape 2.5.2.3.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 2.5.2.3.1.1
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Étape 2.5.2.3.1.2
Multipliez -4⋅1⋅2.
Étape 2.5.2.3.1.2.1
Multipliez -4 par 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Étape 2.5.2.3.1.2.2
Multipliez -4 par 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Étape 2.5.2.3.1.3
Soustrayez 8 de 1.
x=-1±√-72⋅1
Étape 2.5.2.3.1.4
Réécrivez -7 comme -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Étape 2.5.2.3.1.5
Réécrivez √-1(7) comme √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Étape 2.5.2.3.1.6
Réécrivez √-1 comme i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Étape 2.5.2.3.2
Multipliez 2 par 1.
x=-1±i√72
x=-1±i√72
Étape 2.5.2.4
Simplifiez l’expression pour résoudre la partie + du ±.
Étape 2.5.2.4.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 2.5.2.4.1.1
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Étape 2.5.2.4.1.2
Multipliez -4⋅1⋅2.
Étape 2.5.2.4.1.2.1
Multipliez -4 par 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Étape 2.5.2.4.1.2.2
Multipliez -4 par 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Étape 2.5.2.4.1.3
Soustrayez 8 de 1.
x=-1±√-72⋅1
Étape 2.5.2.4.1.4
Réécrivez -7 comme -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Étape 2.5.2.4.1.5
Réécrivez √-1(7) comme √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Étape 2.5.2.4.1.6
Réécrivez √-1 comme i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Étape 2.5.2.4.2
Multipliez 2 par 1.
x=-1±i√72
Étape 2.5.2.4.3
Remplacez le ± par +.
x=-1+i√72
Étape 2.5.2.4.4
Réécrivez -1 comme -1(1).
x=-1⋅1+i√72
Étape 2.5.2.4.5
Factorisez -1 à partir de i√7.
x=-1⋅1-(-i√7)2
Étape 2.5.2.4.6
Factorisez -1 à partir de -1(1)-(-i√7).
x=-1(1-i√7)2
Étape 2.5.2.4.7
Placez le signe moins devant la fraction.
x=-1-i√72
x=-1-i√72
Étape 2.5.2.5
Simplifiez l’expression pour résoudre la partie - du ±.
Étape 2.5.2.5.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 2.5.2.5.1.1
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Étape 2.5.2.5.1.2
Multipliez -4⋅1⋅2.
Étape 2.5.2.5.1.2.1
Multipliez -4 par 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Étape 2.5.2.5.1.2.2
Multipliez -4 par 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Étape 2.5.2.5.1.3
Soustrayez 8 de 1.
x=-1±√-72⋅1
Étape 2.5.2.5.1.4
Réécrivez -7 comme -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Étape 2.5.2.5.1.5
Réécrivez √-1(7) comme √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Étape 2.5.2.5.1.6
Réécrivez √-1 comme i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Étape 2.5.2.5.2
Multipliez 2 par 1.
x=-1±i√72
Étape 2.5.2.5.3
Remplacez le ± par -.
x=-1-i√72
Étape 2.5.2.5.4
Réécrivez -1 comme -1(1).
x=-1⋅1-i√72
Étape 2.5.2.5.5
Factorisez -1 à partir de -i√7.
x=-1⋅1-(i√7)2
Étape 2.5.2.5.6
Factorisez -1 à partir de -1(1)-(i√7).
x=-1(1+i√7)2
Étape 2.5.2.5.7
Placez le signe moins devant la fraction.
x=-1+i√72
x=-1+i√72
Étape 2.5.2.6
La réponse finale est la combinaison des deux solutions.
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72
Étape 2.6
La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent 4(x-1)(x2+x+2)=0 vraie.
x=1,-1-i√72,-1+i√72
x=1,-1-i√72,-1+i√72
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
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.
Étape 5.2.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 5.2.1.1
L’élévation de 0 à toute puissance positive produit 0.
f′(0)=4⋅0+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.
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
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.
Étape 6.2.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 6.2.1.1
Élevez 2 à la puissance 3.
f′(2)=4⋅8+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.
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