Calcul infinitésimal Exemples

$f (x) = 2 x^{3} + 3 x^{2} - 72 x$

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

Selon la règle de la somme, la dérivée de $2 x^{3} + 3 x^{2} - 72 x$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [2 x^{3}] + \frac{d}{d x} [3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 72 x]$ .

$f' (x) = \frac{d}{d x} (2 x^{3}) + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 72 x)$

Étape 1.1.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [2 x^{3}]$ .

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Étape 1.1.2.1

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

$f' (x) = 2 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 72 x)$

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 $n = 3$ .

$f' (x) = 2 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 72 x)$

Étape 1.1.2.3

Multipliez $3$ par $2$ .

$f' (x) = 6 x^{2} + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 72 x)$

Étape 1.1.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [3 x^{2}]$ .

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Étape 1.1.3.1

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

$f' (x) = 6 x^{2} + 3 \frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 72 x)$

Étape 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 $n = 2$ .

$f' (x) = 6 x^{2} + 3 (2 x) + \frac{d}{d x} (- 72 x)$

Étape 1.1.3.3

Multipliez $2$ par $3$ .

$f' (x) = 6 x^{2} + 6 x + \frac{d}{d x} (- 72 x)$

Étape 1.1.4

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 72 x]$ .

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Étape 1.1.4.1

Comme $- 72$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 72 x$ par rapport à $x$ est $- 72 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f' (x) = 6 x^{2} + 6 x - 72 \frac{d}{d x} x$

Étape 1.1.4.2

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

$f' (x) = 6 x^{2} + 6 x - 72 \cdot 1$

Étape 1.1.4.3

Multipliez $- 72$ par $1$ .

$f' (x) = 6 x^{2} + 6 x - 72$

Étape 1.2

La dérivée première de $f (x)$ par rapport à $x$ est $6 x^{2} + 6 x - 72$ .

$6 x^{2} + 6 x - 72$

Étape 2

Définissez la dérivée première égale à $0$ puis résolvez l’équation $6 x^{2} + 6 x - 72 = 0$ .

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Étape 2.1

Définissez la dérivée première égale à $0$ .

$6 x^{2} + 6 x - 72 = 0$

Étape 2.2

Factorisez le côté gauche de l’équation.

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Étape 2.2.1

Factorisez $6$ à partir de $6 x^{2} + 6 x - 72$ .

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Étape 2.2.1.1

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

$6 (x^{2}) + 6 x - 72 = 0$

Étape 2.2.1.2

Factorisez $6$ à partir de $6 x$ .

$6 (x^{2}) + 6 (x) - 72 = 0$

Étape 2.2.1.3

Factorisez $6$ à partir de $- 72$ .

$6 (x^{2}) + 6 x + 6 \cdot - 12 = 0$

Étape 2.2.1.4

Factorisez $6$ à partir de $6 (x^{2}) + 6 x$ .

$6 (x^{2} + x) + 6 \cdot - 12 = 0$

Étape 2.2.1.5

Factorisez $6$ à partir de $6 (x^{2} + x) + 6 \cdot - 12$ .

$6 (x^{2} + x - 12) = 0$

Étape 2.2.2

Factorisez.

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Étape 2.2.2.1

Factorisez $x^{2} + x - 12$ à l’aide de la méthode AC.

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Étape 2.2.2.1.1

Étudiez la forme $x^{2} + b x + c$ . Déterminez une paire d’entiers dont le produit est $c$ et dont la somme est $b$ . Dans ce cas, dont le produit est $- 12$ et dont la somme est $1$ .

$- 3, 4$

Étape 2.2.2.1.2

Écrivez la forme factorisée avec ces entiers.

$6 ((x - 3) (x + 4)) = 0$

Étape 2.2.2.2

Supprimez les parenthèses inutiles.

$6 (x - 3) (x + 4) = 0$

Étape 2.3

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

$x - 3 = 0$

$x + 4 = 0$

Étape 2.4

Définissez $x - 3$ égal à $0$ et résolvez $x$ .

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Étape 2.4.1

Définissez $x - 3$ égal à $0$ .

$x - 3 = 0$

Étape 2.4.2

Ajoutez $3$ aux deux côtés de l’équation.

$x = 3$

Étape 2.5

Définissez $x + 4$ égal à $0$ et résolvez $x$ .

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Étape 2.5.1

Définissez $x + 4$ égal à $0$ .

$x + 4 = 0$

Étape 2.5.2

Soustrayez $4$ des deux côtés de l’équation.

$x = - 4$

Étape 2.6

La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent $6 (x - 3) (x + 4) = 0$ vraie.

$x = 3, - 4$

Étape 3

Les valeurs qui rendent la dérivée égale à $0$ sont $3, - 4$ .

$3, - 4$

Étape 4

Divisez $(- \infty, \infty)$ en intervalles distincts autour des valeurs $x$ qui rendent la dérivée $0$ ou indéfinie.

$(- \infty, - 4) \cup (- 4, 3) \cup (3, \infty)$

Étape 5

Remplacez une valeur de l’intervalle $(- \infty, - 4)$ dans la dérivée afin de déterminer si la fonction est croissante ou décroissante.

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Étape 5.1

Remplacez la variable $x$ par $- 5$ dans l’expression.

$f' (- 5) = 6 {(- 5)}^{2} + 6 (- 5) - 72$

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 $- 5$ à la puissance $2$ .

$f' (- 5) = 6 \cdot 25 + 6 (- 5) - 72$

Étape 5.2.1.2

Multipliez $6$ par $25$ .

$f' (- 5) = 150 + 6 (- 5) - 72$

Étape 5.2.1.3

Multipliez $6$ par $- 5$ .

$f' (- 5) = 150 - 30 - 72$

Étape 5.2.2

Simplifiez en soustrayant des nombres.

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Étape 5.2.2.1

Soustrayez $30$ de $150$ .

$f' (- 5) = 120 - 72$

Étape 5.2.2.2

Soustrayez $72$ de $120$ .

$f' (- 5) = 48$

Étape 5.2.3

La réponse finale est $48$ .

$48$

Étape 5.3

Sur $x = - 5$ la dérivée est $48$ . Comme elle est positive, la fonction augmente sur $(- \infty, - 4)$ .

Augmente sur $(- \infty, - 4)$ depuis $f' (x) > 0$

Étape 6

Remplacez une valeur de l’intervalle $(- 4, 3)$ dans la dérivée afin de déterminer si la fonction est croissante ou décroissante.

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Étape 6.1

Remplacez la variable $x$ par $- \frac{1}{2}$ dans l’expression.

$f' (- \frac{1}{2}) = 6 {(- \frac{1}{2})}^{2} + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

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

Utilisez la règle de puissance ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ pour distribuer l’exposant.

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Étape 6.2.1.1.1

Appliquez la règle de produit à $- \frac{1}{2}$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = 6 ({(- 1)}^{2} {(\frac{1}{2})}^{2}) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.1.2

Appliquez la règle de produit à $\frac{1}{2}$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = 6 ({(- 1)}^{2} (\frac{1^{2}}{2^{2}})) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.2

Élevez $- 1$ à la puissance $2$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = 6 (1 (\frac{1^{2}}{2^{2}})) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.3

Multipliez $\frac{1^{2}}{2^{2}}$ par $1$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = 6 (\frac{1^{2}}{2^{2}}) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.4

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

$f' (- \frac{1}{2}) = 6 (\frac{1}{2^{2}}) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.5

Élevez $2$ à la puissance $2$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = 6 (\frac{1}{4}) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.6

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 6.2.1.6.1

Factorisez $2$ à partir de $6$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = 2 (3) (\frac{1}{4}) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.6.2

Factorisez $2$ à partir de $4$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = 2 \cdot (3 (\frac{1}{2 \cdot 2})) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.6.3

Annulez le facteur commun.

$f' (- \frac{1}{2}) = 2 \cdot (3 (\frac{1}{2 \cdot 2})) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.6.4

Réécrivez l’expression.

$f' (- \frac{1}{2}) = 3 (\frac{1}{2}) + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.7

Associez $3$ et $\frac{1}{2}$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + 6 (- \frac{1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.8

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 6.2.1.8.1

Placez le signe négatif initial dans $- \frac{1}{2}$ dans le numérateur.

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + 6 (\frac{- 1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.8.2

Factorisez $2$ à partir de $6$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + 2 (3) (\frac{- 1}{2}) - 72$

Étape 6.2.1.8.3

Annulez le facteur commun.

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + 2 \cdot (3 (\frac{- 1}{2})) - 72$

Étape 6.2.1.8.4

Réécrivez l’expression.

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + 3 \cdot - 1 - 72$

Étape 6.2.1.9

Multipliez $3$ par $- 1$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} - 3 - 72$

Étape 6.2.2

Déterminez le dénominateur commun.

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Étape 6.2.2.1

Écrivez $- 3$ comme une fraction avec le dénominateur $1$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + \frac{- 3}{1} - 72$

Étape 6.2.2.2

Multipliez $\frac{- 3}{1}$ par $\frac{2}{2}$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + \frac{- 3}{1} \cdot \frac{2}{2} - 72$

Étape 6.2.2.3

Multipliez $\frac{- 3}{1}$ par $\frac{2}{2}$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + \frac{- 3 \cdot 2}{2} - 72$

Étape 6.2.2.4

Écrivez $- 72$ comme une fraction avec le dénominateur $1$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + \frac{- 3 \cdot 2}{2} + \frac{- 72}{1}$

Étape 6.2.2.5

Multipliez $\frac{- 72}{1}$ par $\frac{2}{2}$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + \frac{- 3 \cdot 2}{2} + \frac{- 72}{1} \cdot \frac{2}{2}$

Étape 6.2.2.6

Multipliez $\frac{- 72}{1}$ par $\frac{2}{2}$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3}{2} + \frac{- 3 \cdot 2}{2} + \frac{- 72 \cdot 2}{2}$

Étape 6.2.3

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3 - 3 \cdot 2 - 72 \cdot 2}{2}$

Étape 6.2.4

Simplifiez chaque terme.

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Étape 6.2.4.1

Multipliez $- 3$ par $2$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3 - 6 - 72 \cdot 2}{2}$

Étape 6.2.4.2

Multipliez $- 72$ par $2$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{3 - 6 - 144}{2}$

Étape 6.2.5

Simplifiez l’expression.

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Étape 6.2.5.1

Soustrayez $6$ de $3$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{- 3 - 144}{2}$

Étape 6.2.5.2

Soustrayez $144$ de $- 3$ .

$f' (- \frac{1}{2}) = \frac{- 147}{2}$

Étape 6.2.5.3

Placez le signe moins devant la fraction.

$f' (- \frac{1}{2}) = - \frac{147}{2}$

Étape 6.2.6

La réponse finale est $- \frac{147}{2}$ .

$- \frac{147}{2}$

Étape 6.3

Sur $x = - \frac{1}{2}$ la dérivée est $- \frac{147}{2}$ . Comme elle est négative, la fonction diminue sur $(- 4, 3)$ .

Diminue sur $(- 4, 3)$ depuis $f' (x) < 0$

Étape 7

Remplacez une valeur de l’intervalle $(3, \infty)$ dans la dérivée afin de déterminer si la fonction est croissante ou décroissante.

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Étape 7.1

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

$f' (4) = 6 {(4)}^{2} + 6 (4) - 72$

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 $4$ à la puissance $2$ .

$f' (4) = 6 \cdot 16 + 6 (4) - 72$

Étape 7.2.1.2

Multipliez $6$ par $16$ .

$f' (4) = 96 + 6 (4) - 72$

Étape 7.2.1.3

Multipliez $6$ par $4$ .

$f' (4) = 96 + 24 - 72$

Étape 7.2.2

Simplifiez en ajoutant et en soustrayant.

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Étape 7.2.2.1

Additionnez $96$ et $24$ .

$f' (4) = 120 - 72$

Étape 7.2.2.2

Soustrayez $72$ de $120$ .

$f' (4) = 48$

Étape 7.2.3

La réponse finale est $48$ .

$48$

Étape 7.3

Sur $x = 4$ la dérivée est $48$ . Comme elle est positive, la fonction augmente sur $(3, \infty)$ .

Augmente sur $(3, \infty)$ depuis $f' (x) > 0$

Étape 8

Indiquez les intervalles sur lesquels la fonction est croissante et décroissante.

Augmente sur : $(- \infty, - 4), (3, \infty)$

Diminue sur : $(- 4, 3)$

Étape 9