Calcul infinitésimal Exemples

$y = 3 x^{3} - 36 x - 5$

Étape 1

Écrivez $y = 3 x^{3} - 36 x - 5$ comme une fonction.

$f (x) = 3 x^{3} - 36 x - 5$

Étape 2

Déterminez la dérivée première de la fonction.

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Étape 2.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $3 x^{3} - 36 x - 5$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [3 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 36 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$ .

$\frac{d}{d x} [3 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 36 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Étape 2.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [3 x^{3}]$ .

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Étape 2.2.1

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

$3 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 36 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Étape 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 $n = 3$ .

$3 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 36 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Étape 2.2.3

Multipliez $3$ par $3$ .

$9 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 36 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Étape 2.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 36 x]$ .

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Étape 2.3.1

Comme $- 36$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 36 x$ par rapport à $x$ est $- 36 \frac{d}{d x} [x]$ .

$9 x^{2} - 36 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 5]$

Étape 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 $n = 1$ .

$9 x^{2} - 36 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 5]$

Étape 2.3.3

Multipliez $- 36$ par $1$ .

$9 x^{2} - 36 + \frac{d}{d x} [- 5]$

Étape 2.4

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 2.4.1

Comme $- 5$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 5$ par rapport à $x$ est $0$ .

$9 x^{2} - 36 + 0$

Étape 2.4.2

Additionnez $9 x^{2} - 36$ et $0$ .

$9 x^{2} - 36$

Étape 3

Déterminez la dérivée seconde de la fonction.

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Étape 3.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $9 x^{2} - 36$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 36]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (9 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 36)$

Étape 3.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [9 x^{2}]$ .

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Étape 3.2.1

Comme $9$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $9 x^{2}$ par rapport à $x$ est $9 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 9 \frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 36)$

Étape 3.2.2

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

$f'' (x) = 9 (2 x) + \frac{d}{d x} (- 36)$

Étape 3.2.3

Multipliez $2$ par $9$ .

$f'' (x) = 18 x + \frac{d}{d x} (- 36)$

Étape 3.3

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 3.3.1

Comme $- 36$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 36$ par rapport à $x$ est $0$ .

$f'' (x) = 18 x + 0$

Étape 3.3.2

Additionnez $18 x$ et $0$ .

$f'' (x) = 18 x$

Étape 4

Pour déterminer les valeurs maximales et minimales locales de la fonction, définissez la dérivée égale à $0$ et résolvez.

$9 x^{2} - 36 = 0$

Étape 5

Déterminez la dérivée première.

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Étape 5.1

Déterminez la dérivée première.

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Étape 5.1.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $3 x^{3} - 36 x - 5$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [3 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 36 x] + \frac{d}{d x} [- 5]$ .

$f' (x) = \frac{d}{d x} (3 x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 36 x) + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 5.1.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [3 x^{3}]$ .

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Étape 5.1.2.1

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

$f' (x) = 3 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 36 x) + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 5.1.2.2

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

$f' (x) = 3 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 36 x) + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 5.1.2.3

Multipliez $3$ par $3$ .

$f' (x) = 9 x^{2} + \frac{d}{d x} (- 36 x) + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 5.1.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 36 x]$ .

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Étape 5.1.3.1

Comme $- 36$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 36 x$ par rapport à $x$ est $- 36 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f' (x) = 9 x^{2} - 36 \frac{d}{d x} x + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 5.1.3.2

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

$f' (x) = 9 x^{2} - 36 \cdot 1 + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 5.1.3.3

Multipliez $- 36$ par $1$ .

$f' (x) = 9 x^{2} - 36 + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 5.1.4

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 5.1.4.1

Comme $- 5$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 5$ par rapport à $x$ est $0$ .

$f' (x) = 9 x^{2} - 36 + 0$

Étape 5.1.4.2

Additionnez $9 x^{2} - 36$ et $0$ .

$f' (x) = 9 x^{2} - 36$

Étape 5.2

La dérivée première de $f (x)$ par rapport à $x$ est $9 x^{2} - 36$ .

$9 x^{2} - 36$

Étape 6

Définissez la dérivée première égale à $0$ puis résolvez l’équation $9 x^{2} - 36 = 0$ .

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Étape 6.1

Définissez la dérivée première égale à $0$ .

$9 x^{2} - 36 = 0$

Étape 6.2

Ajoutez $36$ aux deux côtés de l’équation.

$9 x^{2} = 36$

Étape 6.3

Divisez chaque terme dans $9 x^{2} = 36$ par $9$ et simplifiez.

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Étape 6.3.1

Divisez chaque terme dans $9 x^{2} = 36$ par $9$ .

$\frac{9 x^{2}}{9} = \frac{36}{9}$

Étape 6.3.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 6.3.2.1

Annulez le facteur commun de $9$ .

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Étape 6.3.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{9 x^{2}}{9} = \frac{36}{9}$

Étape 6.3.2.1.2

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

$x^{2} = \frac{36}{9}$

Étape 6.3.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 6.3.3.1

Divisez $36$ par $9$ .

$x^{2} = 4$

Étape 6.4

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{4}$

Étape 6.5

Simplifiez $\pm \sqrt{4}$ .

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Étape 6.5.1

Réécrivez $4$ comme $2^{2}$ .

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

Étape 6.5.2

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

$x = \pm 2$

Étape 6.6

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

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Étape 6.6.1

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

$x = 2$

Étape 6.6.2

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

$x = - 2$

Étape 6.6.3

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

$x = 2, - 2$

Étape 7

Déterminez les valeurs où la dérivée est indéfinie.

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Étape 7.1

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.

Étape 8

Points critiques à évaluer.

$x = 2, - 2$

Étape 9

Évaluez la dérivée seconde sur $x = 2$ . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.

$18 (2)$

Étape 10

Multipliez $18$ par $2$ .

$36$

Étape 11

$x = 2$ est un minimum local car la valeur de la dérivée seconde est positive. On parle de test de la dérivée seconde.

$x = 2$ est un minimum local

Étape 12

Déterminez la valeur y quand $x = 2$ .

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Étape 12.1

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

$f (2) = 3 {(2)}^{3} - 36 \cdot 2 - 5$

Étape 12.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 12.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 12.2.1.1

Élevez $2$ à la puissance $3$ .

$f (2) = 3 \cdot 8 - 36 \cdot 2 - 5$

Étape 12.2.1.2

Multipliez $3$ par $8$ .

$f (2) = 24 - 36 \cdot 2 - 5$

Étape 12.2.1.3

Multipliez $- 36$ par $2$ .

$f (2) = 24 - 72 - 5$

Étape 12.2.2

Simplifiez en soustrayant des nombres.

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Étape 12.2.2.1

Soustrayez $72$ de $24$ .

$f (2) = - 48 - 5$

Étape 12.2.2.2

Soustrayez $5$ de $- 48$ .

$f (2) = - 53$

Étape 12.2.3

La réponse finale est $- 53$ .

$y = - 53$

Étape 13

Évaluez la dérivée seconde sur $x = - 2$ . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.

$18 (- 2)$

Étape 14

Multipliez $18$ par $- 2$ .

$- 36$

Étape 15

$x = - 2$ est un maximum local car la valeur de la dérivée seconde est négative. On parle de test de la dérivée seconde.

$x = - 2$ est un maximum local

Étape 16

Déterminez la valeur y quand $x = - 2$ .

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Étape 16.1

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

$f (- 2) = 3 {(- 2)}^{3} - 36 \cdot - 2 - 5$

Étape 16.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 16.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 16.2.1.1

Élevez $- 2$ à la puissance $3$ .

$f (- 2) = 3 \cdot - 8 - 36 \cdot - 2 - 5$

Étape 16.2.1.2

Multipliez $3$ par $- 8$ .

$f (- 2) = - 24 - 36 \cdot - 2 - 5$

Étape 16.2.1.3

Multipliez $- 36$ par $- 2$ .

$f (- 2) = - 24 + 72 - 5$

Étape 16.2.2

Simplifiez en ajoutant et en soustrayant.

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Étape 16.2.2.1

Additionnez $- 24$ et $72$ .

$f (- 2) = 48 - 5$

Étape 16.2.2.2

Soustrayez $5$ de $48$ .

$f (- 2) = 43$

Étape 16.2.3

La réponse finale est $43$ .

$y = 43$

Étape 17

Ce sont les extrema locaux pour $f (x) = 3 x^{3} - 36 x - 5$ .

$(2, - 53)$ est un minimum local

$(- 2, 43)$ est un maximum local

Étape 18