Calcul infinitésimal Exemples

$4 x^{3} - 16$

Étape 1

Écrivez $4 x^{3} - 16$ comme une fonction.

$f (x) = 4 x^{3} - 16$

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 $4 x^{3} - 16$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$ .

$\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$

Étape 2.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [4 x^{3}]$ .

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Étape 2.2.1

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

$4 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$

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 $n = 3$ .

$4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 16]$

Étape 2.2.3

Multipliez $3$ par $4$ .

$12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 16]$

Étape 2.3

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 2.3.1

Comme $- 16$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 16$ par rapport à $x$ est $0$ .

$12 x^{2} + 0$

Étape 2.3.2

Additionnez $12 x^{2}$ et $0$ .

$12 x^{2}$

Étape 3

Déterminez la dérivée seconde de la fonction.

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Étape 3.1

Comme $12$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $12 x^{2}$ par rapport à $x$ est $12 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 12 \frac{d}{d x} (x^{2})$

Étape 3.2

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

$f'' (x) = 12 (2 x)$

Étape 3.3

Multipliez $2$ par $12$ .

$f'' (x) = 24 x$

Étape 4

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

$12 x^{2} = 0$

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 $4 x^{3} - 16$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$ .

$\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$

Étape 5.1.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [4 x^{3}]$ .

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Étape 5.1.2.1

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

$4 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$

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 $n = 3$ .

$4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 16]$

Étape 5.1.2.3

Multipliez $3$ par $4$ .

$12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 16]$

Étape 5.1.3

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 5.1.3.1

Comme $- 16$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 16$ par rapport à $x$ est $0$ .

$12 x^{2} + 0$

Étape 5.1.3.2

Additionnez $12 x^{2}$ et $0$ .

$f' (x) = 12 x^{2}$

Étape 5.2

La dérivée première de $f (x)$ par rapport à $x$ est $12 x^{2}$ .

$12 x^{2}$

Étape 6

Définissez la dérivée première égale à $0$ puis résolvez l’équation $12 x^{2} = 0$ .

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Étape 6.1

Définissez la dérivée première égale à $0$ .

$12 x^{2} = 0$

Étape 6.2

Divisez chaque terme dans $12 x^{2} = 0$ par $12$ et simplifiez.

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Étape 6.2.1

Divisez chaque terme dans $12 x^{2} = 0$ par $12$ .

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{0}{12}$

Étape 6.2.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 6.2.2.1

Annulez le facteur commun de $12$ .

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Étape 6.2.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{0}{12}$

Étape 6.2.2.1.2

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

$x^{2} = \frac{0}{12}$

Étape 6.2.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 6.2.3.1

Divisez $0$ par $12$ .

$x^{2} = 0$

Étape 6.3

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

$x = \pm \sqrt{0}$

Étape 6.4

Simplifiez $\pm \sqrt{0}$ .

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Étape 6.4.1

Réécrivez $0$ comme $0^{2}$ .

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

Étape 6.4.2

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

$x = \pm 0$

Étape 6.4.3

Plus ou moins $0$ est $0$ .

$x = 0$

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.

$x = 0$

Étape 9

Évaluez la dérivée seconde sur $x = 0$ . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.

$24 (0)$

Étape 10

Multipliez $24$ par $0$ .

$0$

Étape 11

Comme il y a au moins un point avec $0$ ou une dérivée seconde indéfinie, appliquez le test de la dérivée première.

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Étape 11.1

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

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

Étape 11.2

Remplacez tout nombre, tel que $- 2$ , de l’intervalle $(- \infty, 0)$ dans la dérivée première $12 x^{2}$ pour vérifier si le résultat est négatif ou positif.

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Étape 11.2.1

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

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

Étape 11.2.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 11.2.2.1

Élevez $- 2$ à la puissance $2$ .

$f' (- 2) = 12 \cdot 4$

Étape 11.2.2.2

Multipliez $12$ par $4$ .

$f' (- 2) = 48$

Étape 11.2.2.3

La réponse finale est $48$ .

$48$

Étape 11.3

Remplacez tout nombre, tel que $2$ , de l’intervalle $(0, \infty)$ dans la dérivée première $12 x^{2}$ pour vérifier si le résultat est négatif ou positif.

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Étape 11.3.1

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

$f' (2) = 12 {(2)}^{2}$

Étape 11.3.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 11.3.2.1

Élevez $2$ à la puissance $2$ .

$f' (2) = 12 \cdot 4$

Étape 11.3.2.2

Multipliez $12$ par $4$ .

$f' (2) = 48$

Étape 11.3.2.3

La réponse finale est $48$ .

$48$

Étape 11.4

Comma la dérivée première n’a pas changé de signe autour de $x = 0$ , ce n’est pas ni un maximum ni un minimum local.

Pas un maximum ni un minimum local

Étape 11.5

Aucun maximum ni minimum local déterminé pour $f (x) = 4 x^{3} - 16$ .

Aucun maximum ni minimum local

Étape 12