Calcul infinitésimal Exemples

$f (x) = - \frac{3}{5} x^{5} + 7 x^{4}$

Étape 1

Find the $x$ values where the second derivative is equal to $0$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1

Déterminez la dérivée seconde.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.1

Déterminez la dérivée première.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.1.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $- \frac{3}{5} x^{5} + 7 x^{4}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [- \frac{3}{5} x^{5}] + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$ .

$\frac{d}{d x} [- \frac{3}{5} x^{5}] + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [- \frac{3}{5} x^{5}]$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.1.2.1

Comme $- \frac{3}{5}$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- \frac{3}{5} x^{5}$ par rapport à $x$ est $- \frac{3}{5} \frac{d}{d x} [x^{5}]$ .

$- \frac{3}{5} \frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 5$ .

$- \frac{3}{5} (5 x^{4}) + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.3

Multipliez $5$ par $- 1$ .

$- 5 (\frac{3}{5}) x^{4} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.4

Associez $- 5$ et $\frac{3}{5}$ .

$\frac{- 5 \cdot 3}{5} x^{4} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.5

Multipliez $- 5$ par $3$ .

$\frac{- 15}{5} x^{4} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.6

Associez $\frac{- 15}{5}$ et $x^{4}$ .

$\frac{- 15 x^{4}}{5} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.7

Annulez le facteur commun à $- 15$ et $5$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.1.2.7.1

Factorisez $5$ à partir de $- 15 x^{4}$ .

$\frac{5 (- 3 x^{4})}{5} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.7.2

Annulez les facteurs communs.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.1.2.7.2.1

Factorisez $5$ à partir de $5$ .

$\frac{5 (- 3 x^{4})}{5 (1)} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.7.2.2

Annulez le facteur commun.

$\frac{5 (- 3 x^{4})}{5 \cdot 1} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.7.2.3

Réécrivez l’expression.

$\frac{- 3 x^{4}}{1} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.2.7.2.4

Divisez $- 3 x^{4}$ par $1$ .

$- 3 x^{4} + \frac{d}{d x} [7 x^{4}]$

Étape 1.1.1.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [7 x^{4}]$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.1.3.1

Comme $7$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $7 x^{4}$ par rapport à $x$ est $7 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$- 3 x^{4} + 7 \frac{d}{d x} [x^{4}]$

Étape 1.1.1.3.2

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

$- 3 x^{4} + 7 (4 x^{3})$

Étape 1.1.1.3.3

Multipliez $4$ par $7$ .

$f' (x) = - 3 x^{4} + 28 x^{3}$

Étape 1.1.2

Déterminez la dérivée seconde.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.2.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $- 3 x^{4} + 28 x^{3}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [- 3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [28 x^{3}]$ .

$\frac{d}{d x} [- 3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [28 x^{3}]$

Étape 1.1.2.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.2.2.1

Comme $- 3$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 3 x^{4}$ par rapport à $x$ est $- 3 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$- 3 \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [28 x^{3}]$

Étape 1.1.2.2.2

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

$- 3 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [28 x^{3}]$

Étape 1.1.2.2.3

Multipliez $4$ par $- 3$ .

$- 12 x^{3} + \frac{d}{d x} [28 x^{3}]$

Étape 1.1.2.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [28 x^{3}]$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.1.2.3.1

Comme $28$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $28 x^{3}$ par rapport à $x$ est $28 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$- 12 x^{3} + 28 \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Étape 1.1.2.3.2

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

$- 12 x^{3} + 28 (3 x^{2})$

Étape 1.1.2.3.3

Multipliez $3$ par $28$ .

$f'' (x) = - 12 x^{3} + 84 x^{2}$

Étape 1.1.3

La dérivée seconde de $f (x)$ par rapport à $x$ est $- 12 x^{3} + 84 x^{2}$ .

$- 12 x^{3} + 84 x^{2}$

Étape 1.2

Définissez la dérivée seconde égale à $0$ puis résolvez l’équation $- 12 x^{3} + 84 x^{2} = 0$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.2.1

Définissez la dérivée seconde égale à $0$ .

$- 12 x^{3} + 84 x^{2} = 0$

Étape 1.2.2

Factorisez $- 12 x^{2}$ à partir de $- 12 x^{3} + 84 x^{2}$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.2.2.1

Factorisez $- 12 x^{2}$ à partir de $- 12 x^{3}$ .

$- 12 x^{2} x + 84 x^{2} = 0$

Étape 1.2.2.2

Factorisez $- 12 x^{2}$ à partir de $84 x^{2}$ .

$- 12 x^{2} x - 12 x^{2} \cdot - 7 = 0$

Étape 1.2.2.3

Factorisez $- 12 x^{2}$ à partir de $- 12 x^{2} (x) - 12 x^{2} (- 7)$ .

$- 12 x^{2} (x - 7) = 0$

Étape 1.2.3

Si un facteur quelconque du côté gauche de l’équation est égal à $0$ , l’expression entière sera égale à $0$ .

$x^{2} = 0$

$x - 7 = 0$

Étape 1.2.4

Définissez $x^{2}$ égal à $0$ et résolvez $x$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.2.4.1

Définissez $x^{2}$ égal à $0$ .

$x^{2} = 0$

Étape 1.2.4.2

Résolvez $x^{2} = 0$ pour $x$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.2.4.2.1

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

$x = \pm \sqrt{0}$

Étape 1.2.4.2.2

Simplifiez $\pm \sqrt{0}$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.2.4.2.2.1

Réécrivez $0$ comme $0^{2}$ .

$x = \pm \sqrt{0^{2}}$

Étape 1.2.4.2.2.2

Extrayez les termes de sous le radical, en supposant qu’il s’agit de nombres réels positifs.

$x = \pm 0$

Étape 1.2.4.2.2.3

Plus ou moins $0$ est $0$ .

$x = 0$

Étape 1.2.5

Définissez $x - 7$ égal à $0$ et résolvez $x$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 1.2.5.1

Définissez $x - 7$ égal à $0$ .

$x - 7 = 0$

Étape 1.2.5.2

Ajoutez $7$ aux deux côtés de l’équation.

$x = 7$

Étape 1.2.6

La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent $- 12 x^{2} (x - 7) = 0$ vraie.

$x = 0, 7$

Étape 2

Le domaine de l’expression est l’ensemble des nombres réels excepté là où l’expression est indéfinie. Dans ce cas, aucun nombre réel ne rend l’expression indéfinie.

Notation d’intervalle :

$(- \infty, \infty)$

Notation de constructeur d’ensemble :

${x | x \in ℝ}$

Étape 3

Créez des intervalles autour des valeurs $x$ où la dérivée seconde est nulle ou indéfinie.

$(- \infty, 0) \cup (0, 7) \cup (7, \infty)$

Étape 4

Remplacez tout nombre du premier intervalle $(- \infty, 0)$ dans la dérivée seconde et évaluez afin de déterminer la concavité.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 4.1

Remplacez la variable $x$ par $- 2$ dans l’expression.

$f'' (- 2) = - 12 {(- 2)}^{3} + 84 {(- 2)}^{2}$

Étape 4.2

Simplifiez le résultat.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 4.2.1

Simplifiez chaque terme.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 4.2.1.1

Élevez $- 2$ à la puissance $3$ .

$f'' (- 2) = - 12 \cdot - 8 + 84 {(- 2)}^{2}$

Étape 4.2.1.2

Multipliez $- 12$ par $- 8$ .

$f'' (- 2) = 96 + 84 {(- 2)}^{2}$

Étape 4.2.1.3

Élevez $- 2$ à la puissance $2$ .

$f'' (- 2) = 96 + 84 \cdot 4$

Étape 4.2.1.4

Multipliez $84$ par $4$ .

$f'' (- 2) = 96 + 336$

Étape 4.2.2

Additionnez $96$ et $336$ .

$f'' (- 2) = 432$

Étape 4.2.3

La réponse finale est $432$ .

$432$

Étape 4.3

Le graphe est concave vers le haut sur l’intervalle $(- \infty, 0)$ car $f'' (- 2)$ est positif.

Concave vers le haut sur $(- \infty, 0)$ car $f'' (x)$ est positif

Étape 5

Remplacez tout nombre du premier intervalle $(0, 7)$ dans la dérivée seconde et évaluez afin de déterminer la concavité.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 5.1

Remplacez la variable $x$ par $4$ dans l’expression.

$f'' (4) = - 12 {(4)}^{3} + 84 {(4)}^{2}$

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

Élevez $4$ à la puissance $3$ .

$f'' (4) = - 12 \cdot 64 + 84 {(4)}^{2}$

Étape 5.2.1.2

Multipliez $- 12$ par $64$ .

$f'' (4) = - 768 + 84 {(4)}^{2}$

Étape 5.2.1.3

Élevez $4$ à la puissance $2$ .

$f'' (4) = - 768 + 84 \cdot 16$

Étape 5.2.1.4

Multipliez $84$ par $16$ .

$f'' (4) = - 768 + 1344$

Étape 5.2.2

Additionnez $- 768$ et $1344$ .

$f'' (4) = 576$

Étape 5.2.3

La réponse finale est $576$ .

$576$

Étape 5.3

Le graphe est concave vers le haut sur l’intervalle $(0, 7)$ car $f'' (4)$ est positif.

Concave vers le haut sur $(0, 7)$ car $f'' (x)$ est positif

Étape 6

Remplacez tout nombre du premier intervalle $(7, \infty)$ dans la dérivée seconde et évaluez afin de déterminer la concavité.

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 6.1

Remplacez la variable $x$ par $10$ dans l’expression.

$f'' (10) = - 12 {(10)}^{3} + 84 {(10)}^{2}$

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 $10$ à la puissance $3$ .

$f'' (10) = - 12 \cdot 1000 + 84 {(10)}^{2}$

Étape 6.2.1.2

Multipliez $- 12$ par $1000$ .

$f'' (10) = - 12000 + 84 {(10)}^{2}$

Étape 6.2.1.3

Élevez $10$ à la puissance $2$ .

$f'' (10) = - 12000 + 84 \cdot 100$

Étape 6.2.1.4

Multipliez $84$ par $100$ .

$f'' (10) = - 12000 + 8400$

Étape 6.2.2

Additionnez $- 12000$ et $8400$ .

$f'' (10) = - 3600$

Étape 6.2.3

La réponse finale est $- 3600$ .

$- 3600$

Étape 6.3

Le graphe est concave vers le bas sur l’intervalle $(7, \infty)$ car $f'' (10)$ est négatif.

Concave vers le bas sur $(7, \infty)$ car $f'' (x)$ est négatif

Étape 7

Le graphe est concave vers le bas lorsque la dérivée seconde est négative et concave vers le haut lorsque la dérivée seconde est positive.

Concave vers le haut sur $(- \infty, 0)$ car $f'' (x)$ est positif

Concave vers le haut sur $(0, 7)$ car $f'' (x)$ est positif

Concave vers le bas sur $(7, \infty)$ car $f'' (x)$ est négatif

Étape 8