Calcul infinitésimal Exemples

Trouver le maximum et le minimum absolus sur l’intervalle f(x)=2 racine cubique de x-1+3 ; [-7,9]
f(x)=23x-1+3f(x)=23x1+3 ; [-7,9][7,9]
Étape 1
Déterminez les points critiques.
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Étape 1.1
Déterminez la dérivée première.
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Étape 1.1.1
Déterminez la dérivée première.
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Étape 1.1.1.1
Selon la règle de la somme, la dérivée de 23x-1+323x1+3 par rapport à xx est ddx[23x-1]+ddx[3]ddx[23x1]+ddx[3].
f(x)=ddx(23x-1)+ddx(3)f'(x)=ddx(23x1)+ddx(3)
Étape 1.1.1.2
Évaluez ddx[23x-1]ddx[23x1].
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Étape 1.1.1.2.1
Utilisez nax=axnnax=axn pour réécrire 3x-13x1 comme (x-1)13(x1)13.
f(x)=ddx(2(x-1)13)+ddx(3)f'(x)=ddx(2(x1)13)+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.2
Comme 22 est constant par rapport à xx, la dérivée de 2(x-1)132(x1)13 par rapport à xx est 2ddx[(x-1)13]2ddx[(x1)13].
f(x)=2ddx((x-1)13)+ddx(3)f'(x)=2ddx((x1)13)+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.3
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que ddx[f(g(x))]ddx[f(g(x))] est f(g(x))g(x)f'(g(x))g'(x)f(x)=x13f(x)=x13 et g(x)=x-1g(x)=x1.
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Étape 1.1.1.2.3.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez uu comme x-1x1.
f(x)=2(ddu(u13)ddx(x-1))+ddx(3)f'(x)=2(ddu(u13)ddx(x1))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.3.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que ddu[un]ddu[un] est nun-1nun1n=13n=13.
f(x)=2(13u13-1ddx(x-1))+ddx(3)f'(x)=2(13u131ddx(x1))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.3.3
Remplacez toutes les occurrences de uu par x-1x1.
f(x)=2(13(x-1)13-1ddx(x-1))+ddx(3)f'(x)=2(13(x1)131ddx(x1))+ddx(3)
f(x)=2(13(x-1)13-1ddx(x-1))+ddx(3)f'(x)=2(13(x1)131ddx(x1))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.4
Selon la règle de la somme, la dérivée de x-1x1 par rapport à xx est ddx[x]+ddx[-1]ddx[x]+ddx[1].
f(x)=2(13((x-1)13-1(ddx(x)+ddx(-1))))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)131(ddx(x)+ddx(1))))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.5
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que ddx[xn]ddx[xn] est nxn-1nxn1n=1n=1.
f(x)=2(13((x-1)13-1(1+ddx(-1))))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)131(1+ddx(1))))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.6
Comme -11 est constant par rapport à xx, la dérivée de -11 par rapport à xx est 00.
f(x)=2(13((x-1)13-1(1+0)))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)131(1+0)))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.7
Pour écrire -11 comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par 3333.
f(x)=2(13((x-1)13-133(1+0)))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)13133(1+0)))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.8
Associez -11 et 3333.
f(x)=2(13((x-1)13+-133(1+0)))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)13+133(1+0)))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.9
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
f(x)=2(13((x-1)1-133(1+0)))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)1133(1+0)))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.10
Simplifiez le numérateur.
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Étape 1.1.1.2.10.1
Multipliez -11 par 33.
f(x)=2(13((x-1)1-33(1+0)))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)133(1+0)))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.10.2
Soustrayez 33 de 11.
f(x)=2(13((x-1)-23(1+0)))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)23(1+0)))+ddx(3)
f(x)=2(13((x-1)-23(1+0)))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)23(1+0)))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.11
Placez le signe moins devant la fraction.
f(x)=2(13((x-1)-23(1+0)))+ddx(3)f'(x)=2(13((x1)23(1+0)))+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.12
Additionnez 11 et 00.
f(x)=2(13(x-1)-231)+ddx(3)f'(x)=2(13(x1)231)+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.13
Associez 1313 et (x-1)-23(x1)23.
f(x)=2((x-1)-2331)+ddx(3)f'(x)=2((x1)2331)+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.14
Multipliez (x-1)-233(x1)233 par 11.
f(x)=2((x-1)-233)+ddx(3)f'(x)=2((x1)233)+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.15
Placez (x-1)-23(x1)23 sur le dénominateur en utilisant la règle de l’exposant négatif b-n=1bnbn=1bn.
f(x)=2(13(x-1)23)+ddx(3)f'(x)=2(13(x1)23)+ddx(3)
Étape 1.1.1.2.16
Associez 22 et 13(x-1)2313(x1)23.
f(x)=23(x-1)23+ddx(3)f'(x)=23(x1)23+ddx(3)
f(x)=23(x-1)23+ddx(3)f'(x)=23(x1)23+ddx(3)
Étape 1.1.1.3
Différenciez en utilisant la règle de la constante.
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Étape 1.1.1.3.1
Comme 33 est constant par rapport à xx, la dérivée de 33 par rapport à xx est 00.
f(x)=23(x-1)23+0f'(x)=23(x1)23+0
Étape 1.1.1.3.2
Additionnez 23(x-1)2323(x1)23 et 00.
f(x)=23(x-1)23f'(x)=23(x1)23
f(x)=23(x-1)23f'(x)=23(x1)23
f(x)=23(x-1)23f'(x)=23(x1)23
Étape 1.1.2
La dérivée première de f(x)f(x) par rapport à xx est 23(x-1)2323(x1)23.
23(x-1)2323(x1)23
23(x-1)2323(x1)23
Étape 1.2
Définissez la dérivée première égale à 00 puis résolvez l’équation 23(x-1)23=023(x1)23=0.
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Étape 1.2.1
Définissez la dérivée première égale à 00.
23(x-1)23=023(x1)23=0
Étape 1.2.2
Définissez le numérateur égal à zéro.
2=02=0
Étape 1.2.3
Comme 2020, il n’y a aucune solution.
Aucune solution
Aucune solution
Étape 1.3
Déterminez les valeurs où la dérivée est indéfinie.
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Étape 1.3.1
Appliquez la règle xmn=nxmxmn=nxm pour réécrire l’élévation à la puissance comme un radical.
233(x-1)2233(x1)2
Étape 1.3.2
Définissez le dénominateur dans 233(x-1)2233(x1)2 égal à 00 pour déterminer où l’expression est indéfinie.
33(x-1)2=033(x1)2=0
Étape 1.3.3
Résolvez xx.
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Étape 1.3.3.1
Pour retirer le radical du côté gauche de l’équation, élevez au cube les deux côtés de l’équation.
(33(x-1)2)3=03(33(x1)2)3=03
Étape 1.3.3.2
Simplifiez chaque côté de l’équation.
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Étape 1.3.3.2.1
Utilisez nax=axnnax=axn pour réécrire 3(x-1)23(x1)2 comme (x-1)23(x1)23.
(3(x-1)23)3=03(3(x1)23)3=03
Étape 1.3.3.2.2
Simplifiez le côté gauche.
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Étape 1.3.3.2.2.1
Simplifiez (3(x-1)23)3(3(x1)23)3.
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Étape 1.3.3.2.2.1.1
Appliquez la règle de produit à 3(x-1)23.
33((x-1)23)3=03
Étape 1.3.3.2.2.1.2
Élevez 3 à la puissance 3.
27((x-1)23)3=03
Étape 1.3.3.2.2.1.3
Multipliez les exposants dans ((x-1)23)3.
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Étape 1.3.3.2.2.1.3.1
Appliquez la règle de puissance et multipliez les exposants, (am)n=amn.
27(x-1)233=03
Étape 1.3.3.2.2.1.3.2
Annulez le facteur commun de 3.
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Étape 1.3.3.2.2.1.3.2.1
Annulez le facteur commun.
27(x-1)233=03
Étape 1.3.3.2.2.1.3.2.2
Réécrivez l’expression.
27(x-1)2=03
27(x-1)2=03
27(x-1)2=03
27(x-1)2=03
27(x-1)2=03
Étape 1.3.3.2.3
Simplifiez le côté droit.
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Étape 1.3.3.2.3.1
L’élévation de 0 à toute puissance positive produit 0.
27(x-1)2=0
27(x-1)2=0
27(x-1)2=0
Étape 1.3.3.3
Résolvez x.
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Étape 1.3.3.3.1
Divisez chaque terme dans 27(x-1)2=0 par 27 et simplifiez.
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Étape 1.3.3.3.1.1
Divisez chaque terme dans 27(x-1)2=0 par 27.
27(x-1)227=027
Étape 1.3.3.3.1.2
Simplifiez le côté gauche.
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Étape 1.3.3.3.1.2.1
Annulez le facteur commun de 27.
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Étape 1.3.3.3.1.2.1.1
Annulez le facteur commun.
27(x-1)227=027
Étape 1.3.3.3.1.2.1.2
Divisez (x-1)2 par 1.
(x-1)2=027
(x-1)2=027
(x-1)2=027
Étape 1.3.3.3.1.3
Simplifiez le côté droit.
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Étape 1.3.3.3.1.3.1
Divisez 0 par 27.
(x-1)2=0
(x-1)2=0
(x-1)2=0
Étape 1.3.3.3.2
Définissez le x-1 égal à 0.
x-1=0
Étape 1.3.3.3.3
Ajoutez 1 aux deux côtés de l’équation.
x=1
x=1
x=1
x=1
Étape 1.4
Évaluez 23x-1+3 sur chaque valeur x où la dérivée est 0 ou indéfinie.
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Étape 1.4.1
Évaluez sur x=1.
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Étape 1.4.1.1
Remplacez x par 1.
23(1)-1+3
Étape 1.4.1.2
Simplifiez
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Étape 1.4.1.2.1
Simplifiez chaque terme.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.4.1.2.1.1
Soustrayez 1 de 1.
230+3
Étape 1.4.1.2.1.2
Réécrivez 0 comme 03.
2303+3
Étape 1.4.1.2.1.3
Extrayez les termes de sous le radical, en supposant qu’il s’agit de nombres réels.
20+3
Étape 1.4.1.2.1.4
Multipliez 2 par 0.
0+3
0+3
Étape 1.4.1.2.2
Additionnez 0 et 3.
3
3
3
Étape 1.4.2
Indiquez tous les points.
(1,3)
(1,3)
(1,3)
Étape 2
Évaluez sur les points finaux inclus.
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Étape 2.1
Évaluez sur x=-7.
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Étape 2.1.1
Remplacez x par -7.
23(-7)-1+3
Étape 2.1.2
Simplifiez
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Étape 2.1.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 2.1.2.1.1
Soustrayez 1 de -7.
23-8+3
Étape 2.1.2.1.2
Réécrivez -8 comme (-2)3.
23(-2)3+3
Étape 2.1.2.1.3
Extrayez les termes de sous le radical, en supposant qu’il s’agit de nombres réels.
2-2+3
Étape 2.1.2.1.4
Multipliez 2 par -2.
-4+3
-4+3
Étape 2.1.2.2
Additionnez -4 et 3.
-1
-1
-1
Étape 2.2
Évaluez sur x=9.
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Étape 2.2.1
Remplacez x par 9.
23(9)-1+3
Étape 2.2.2
Simplifiez
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.2.2.1
Simplifiez chaque terme.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 2.2.2.1.1
Soustrayez 1 de 9.
238+3
Étape 2.2.2.1.2
Réécrivez 8 comme 23.
2323+3
Étape 2.2.2.1.3
Extrayez les termes de sous le radical, en supposant qu’il s’agit de nombres réels.
22+3
Étape 2.2.2.1.4
Multipliez 2 par 2.
4+3
4+3
Étape 2.2.2.2
Additionnez 4 et 3.
7
7
7
Étape 2.3
Indiquez tous les points.
(-7,-1),(9,7)
(-7,-1),(9,7)
Étape 3
Comparez les valeurs f(x) trouvées pour chaque valeur de x afin de déterminer le maximum et le minimum absolus sur l’intervalle donné. Le maximum intervient sur la valeur f(x) la plus haute et le minimum intervient sur la valeur f(x) la plus basse.
Maximum absolu : (9,7)
Minimum absolu : (-7,-1)
Étape 4
 [x2  12  π  xdx ]