Calcul infinitésimal Exemples

$f (x) = - \frac{1}{6} x^{4} + x^{2}$

Étape 1

Déterminez la dérivée seconde.

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Étape 1.1

Déterminez la dérivée première.

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Étape 1.1.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $- \frac{1}{6} x^{4} + x^{2}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [- \frac{1}{6} x^{4}] + \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$\frac{d}{d x} [- \frac{1}{6} x^{4}] + \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Étape 1.1.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [- \frac{1}{6} x^{4}]$ .

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Étape 1.1.2.1

Comme $- \frac{1}{6}$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- \frac{1}{6} x^{4}$ par rapport à $x$ est $- \frac{1}{6} \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$- \frac{1}{6} \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Étape 1.1.2.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 4$ .

$- \frac{1}{6} (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Étape 1.1.2.3

Multipliez $4$ par $- 1$ .

$- 4 (\frac{1}{6}) x^{3} + \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Étape 1.1.2.4

Associez $- 4$ et $\frac{1}{6}$ .

$\frac{- 4}{6} x^{3} + \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Étape 1.1.2.5

Associez $\frac{- 4}{6}$ et $x^{3}$ .

$\frac{- 4 x^{3}}{6} + \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Étape 1.1.2.6

Annulez le facteur commun à $- 4$ et $6$ .

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Étape 1.1.2.6.1

Factorisez $2$ à partir de $- 4 x^{3}$ .

$\frac{2 (- 2 x^{3})}{6} + \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Étape 1.1.2.6.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 1.1.2.6.2.1

Factorisez $2$ à partir de $6$ .

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

Étape 1.1.2.6.2.2

Annulez le facteur commun.

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

Étape 1.1.2.6.2.3

Réécrivez l’expression.

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

Étape 1.1.2.7

Placez le signe moins devant la fraction.

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

Étape 1.1.3

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 2$ .

$f' (x) = - \frac{2 x^{3}}{3} + 2 x$

Étape 1.2

Déterminez la dérivée seconde.

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Étape 1.2.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $- \frac{2 x^{3}}{3} + 2 x$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [- \frac{2 x^{3}}{3}] + \frac{d}{d x} [2 x]$ .

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

Étape 1.2.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [- \frac{2 x^{3}}{3}]$ .

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Étape 1.2.2.1

Comme $- \frac{2}{3}$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- \frac{2 x^{3}}{3}$ par rapport à $x$ est $- \frac{2}{3} \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

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

Étape 1.2.2.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 3$ .

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

Étape 1.2.2.3

Multipliez $3$ par $- 1$ .

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

Étape 1.2.2.4

Associez $- 3$ et $\frac{2}{3}$ .

$\frac{- 3 \cdot 2}{3} x^{2} + \frac{d}{d x} [2 x]$

Étape 1.2.2.5

Multipliez $- 3$ par $2$ .

$\frac{- 6}{3} x^{2} + \frac{d}{d x} [2 x]$

Étape 1.2.2.6

Associez $\frac{- 6}{3}$ et $x^{2}$ .

$\frac{- 6 x^{2}}{3} + \frac{d}{d x} [2 x]$

Étape 1.2.2.7

Annulez le facteur commun à $- 6$ et $3$ .

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Étape 1.2.2.7.1

Factorisez $3$ à partir de $- 6 x^{2}$ .

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

Étape 1.2.2.7.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 1.2.2.7.2.1

Factorisez $3$ à partir de $3$ .

$\frac{3 (- 2 x^{2})}{3 (1)} + \frac{d}{d x} [2 x]$

Étape 1.2.2.7.2.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{3 (- 2 x^{2})}{3 \cdot 1} + \frac{d}{d x} [2 x]$

Étape 1.2.2.7.2.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{- 2 x^{2}}{1} + \frac{d}{d x} [2 x]$

Étape 1.2.2.7.2.4

Divisez $- 2 x^{2}$ par $1$ .

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

Étape 1.2.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [2 x]$ .

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Étape 1.2.3.1

Comme $2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 x$ par rapport à $x$ est $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Étape 1.2.3.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$- 2 x^{2} + 2 \cdot 1$

Étape 1.2.3.3

Multipliez $2$ par $1$ .

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

Étape 1.3

La dérivée seconde de $f (x)$ par rapport à $x$ est $- 2 x^{2} + 2$ .

$- 2 x^{2} + 2$

Étape 2

Définissez la dérivée seconde égale à $0$ puis résolvez l’équation $- 2 x^{2} + 2 = 0$ .

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Étape 2.1

Définissez la dérivée seconde égale à $0$ .

$- 2 x^{2} + 2 = 0$

Étape 2.2

Soustrayez $2$ des deux côtés de l’équation.

$- 2 x^{2} = - 2$

Étape 2.3

Divisez chaque terme dans $- 2 x^{2} = - 2$ par $- 2$ et simplifiez.

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Étape 2.3.1

Divisez chaque terme dans $- 2 x^{2} = - 2$ par $- 2$ .

$\frac{- 2 x^{2}}{- 2} = \frac{- 2}{- 2}$

Étape 2.3.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 2.3.2.1

Annulez le facteur commun de $- 2$ .

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Étape 2.3.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{- 2 x^{2}}{- 2} = \frac{- 2}{- 2}$

Étape 2.3.2.1.2

Divisez $x^{2}$ par $1$ .

$x^{2} = \frac{- 2}{- 2}$

Étape 2.3.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 2.3.3.1

Divisez $- 2$ par $- 2$ .

$x^{2} = 1$

Étape 2.4

Prenez la racine spécifiée des deux côtés de l’équation pour éliminer l’exposant du côté gauche.

$x = \pm \sqrt{1}$

Étape 2.5

Toute racine de $1$ est $1$ .

$x = \pm 1$

Étape 2.6

La solution complète est le résultat des parties positive et négative de la solution.

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Étape 2.6.1

Commencez par utiliser la valeur positive du $\pm$ pour déterminer la première solution.

$x = 1$

Étape 2.6.2

Ensuite, utilisez la valeur négative du $\pm$ pour déterminer la deuxième solution.

$x = - 1$

Étape 2.6.3

La solution complète est le résultat des parties positive et négative de la solution.

$x = 1, - 1$

Étape 3

Déterminez les points où se trouve la dérivée seconde $0$ .

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Étape 3.1

Remplacez $1$ dans $f (x) = - \frac{1}{6} x^{4} + x^{2}$ pour déterminer la valeur de $y$ .

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Étape 3.1.1

Remplacez la variable $x$ par $1$ dans l’expression.

$f (1) = - \frac{1}{6} \cdot {(1)}^{4} + {(1)}^{2}$

Étape 3.1.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 3.1.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 3.1.2.1.1

Un à n’importe quelle puissance est égal à un.

$f (1) = - \frac{1}{6} \cdot 1 + {(1)}^{2}$

Étape 3.1.2.1.2

Multipliez $- 1$ par $1$ .

$f (1) = - \frac{1}{6} + {(1)}^{2}$

Étape 3.1.2.1.3

Un à n’importe quelle puissance est égal à un.

$f (1) = - \frac{1}{6} + 1$

Étape 3.1.2.2

Simplifiez l’expression.

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Étape 3.1.2.2.1

Écrivez $1$ comme une fraction avec un dénominateur commun.

$f (1) = - \frac{1}{6} + \frac{6}{6}$

Étape 3.1.2.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$f (1) = \frac{- 1 + 6}{6}$

Étape 3.1.2.2.3

Additionnez $- 1$ et $6$ .

$f (1) = \frac{5}{6}$

Étape 3.1.2.3

La réponse finale est $\frac{5}{6}$ .

$\frac{5}{6}$

Étape 3.2

Le point trouvé en remplaçant $1$ dans $f (x) = - \frac{1}{6} x^{4} + x^{2}$ est $(1, \frac{5}{6})$ . Ce point peut être un point d’inflexion.

$(1, \frac{5}{6})$

Étape 3.3

Remplacez $- 1$ dans $f (x) = - \frac{1}{6} x^{4} + x^{2}$ pour déterminer la valeur de $y$ .

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Étape 3.3.1

Remplacez la variable $x$ par $- 1$ dans l’expression.

$f (- 1) = - \frac{1}{6} \cdot {(- 1)}^{4} + {(- 1)}^{2}$

Étape 3.3.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 3.3.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 3.3.2.1.1

Multipliez $- 1$ par ${(- 1)}^{4}$ en additionnant les exposants.

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Étape 3.3.2.1.1.1

Déplacez ${(- 1)}^{4}$ .

$f (- 1) = {(- 1)}^{4} \cdot (- 1 (\frac{1}{6})) + {(- 1)}^{2}$

Étape 3.3.2.1.1.2

Multipliez ${(- 1)}^{4}$ par $- 1$ .

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Étape 3.3.2.1.1.2.1

Élevez $- 1$ à la puissance $1$ .

$f (- 1) = {(- 1)}^{4} \cdot ((- 1) (\frac{1}{6})) + {(- 1)}^{2}$

Étape 3.3.2.1.1.2.2

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

$f (- 1) = {(- 1)}^{4 + 1} (\frac{1}{6}) + {(- 1)}^{2}$

Étape 3.3.2.1.1.3

Additionnez $4$ et $1$ .

$f (- 1) = {(- 1)}^{5} (\frac{1}{6}) + {(- 1)}^{2}$

Étape 3.3.2.1.2

Élevez $- 1$ à la puissance $5$ .

$f (- 1) = - \frac{1}{6} + {(- 1)}^{2}$

Étape 3.3.2.1.3

Élevez $- 1$ à la puissance $2$ .

$f (- 1) = - \frac{1}{6} + 1$

Étape 3.3.2.2

Simplifiez l’expression.

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Étape 3.3.2.2.1

Écrivez $1$ comme une fraction avec un dénominateur commun.

$f (- 1) = - \frac{1}{6} + \frac{6}{6}$

Étape 3.3.2.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$f (- 1) = \frac{- 1 + 6}{6}$

Étape 3.3.2.2.3

Additionnez $- 1$ et $6$ .

$f (- 1) = \frac{5}{6}$

Étape 3.3.2.3

La réponse finale est $\frac{5}{6}$ .

$\frac{5}{6}$

Étape 3.4

Le point trouvé en remplaçant $- 1$ dans $f (x) = - \frac{1}{6} x^{4} + x^{2}$ est $(- 1, \frac{5}{6})$ . Ce point peut être un point d’inflexion.

$(- 1, \frac{5}{6})$

Étape 3.5

Déterminez les points qui pourraient être des points d’inflexion.

$(1, \frac{5}{6}), (- 1, \frac{5}{6})$

Étape 4

Divisez $(- \infty, \infty)$ en intervalles autour des points qui pourraient potentiellement être des points d’inflexion.

$(- \infty, - 1) \cup (- 1, 1) \cup (1, \infty)$

Étape 5

Remplacez une valeur de l’intervalle $(- \infty, - 1)$ dans la dérivée seconde afin de déterminer si elle est croissante ou décroissante.

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Étape 5.1

Remplacez la variable $x$ par $- 1.1$ dans l’expression.

$f'' (- 1.1) = - 2 {(- 1.1)}^{2} + 2$

Étape 5.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 5.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 5.2.1.1

Élevez $- 1.1$ à la puissance $2$ .

$f'' (- 1.1) = - 2 \cdot 1.21 + 2$

Étape 5.2.1.2

Multipliez $- 2$ par $1.21$ .

$f'' (- 1.1) = - 2.42 + 2$

Étape 5.2.2

Additionnez $- 2.42$ et $2$ .

$f'' (- 1.1) = - 0.42$

Étape 5.2.3

La réponse finale est $- 0.42$ .

$- 0.42$

Étape 5.3

Sur $- 1.1$ , la dérivée seconde est $- 0.42$ . Comme elle est négative, la dérivée seconde est décroissante sur l’intervalle $(- \infty, - 1)$

Diminue sur $(- \infty, - 1)$ depuis $f'' (x) < 0$

Étape 6

Remplacez une valeur de l’intervalle $(- 1, 1)$ dans la dérivée seconde afin de déterminer si elle est croissante ou décroissante.

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Étape 6.1

Remplacez la variable $x$ par $0$ dans l’expression.

$f'' (0) = - 2 {(0)}^{2} + 2$

Étape 6.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 6.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 6.2.1.1

L’élévation de $0$ à toute puissance positive produit $0$ .

$f'' (0) = - 2 \cdot 0 + 2$

Étape 6.2.1.2

Multipliez $- 2$ par $0$ .

$f'' (0) = 0 + 2$

Étape 6.2.2

Additionnez $0$ et $2$ .

$f'' (0) = 2$

Étape 6.2.3

La réponse finale est $2$ .

$2$

Étape 6.3

Sur $0$ , la dérivée seconde est $2$ . Comme elle est positive, la dérivée seconde augmente sur l’intervalle $(- 1, 1)$ .

Augmente sur $(- 1, 1)$ depuis $f'' (x) > 0$

Étape 7

Remplacez une valeur de l’intervalle $(1, \infty)$ dans la dérivée seconde afin de déterminer si elle est croissante ou décroissante.

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Étape 7.1

Remplacez la variable $x$ par $1.1$ dans l’expression.

$f'' (1.1) = - 2 {(1.1)}^{2} + 2$

Étape 7.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 7.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 7.2.1.1

Élevez $1.1$ à la puissance $2$ .

$f'' (1.1) = - 2 \cdot 1.21 + 2$

Étape 7.2.1.2

Multipliez $- 2$ par $1.21$ .

$f'' (1.1) = - 2.42 + 2$

Étape 7.2.2

Additionnez $- 2.42$ et $2$ .

$f'' (1.1) = - 0.42$

Étape 7.2.3

La réponse finale est $- 0.42$ .

$- 0.42$

Étape 7.3

Sur $1.1$ , la dérivée seconde est $- 0.42$ . Comme elle est négative, la dérivée seconde est décroissante sur l’intervalle $(1, \infty)$

Diminue sur $(1, \infty)$ depuis $f'' (x) < 0$

Étape 8

Un point d’inflexion est un point sur une courbe sur lequel la concavité passe du signe plus au signe moins ou du signe moins au signe plus. Dans ce cas, les points d’inflexion sont $(- 1, \frac{5}{6}), (1, \frac{5}{6})$ .

$(- 1, \frac{5}{6}), (1, \frac{5}{6})$

Étape 9