Calcul infinitésimal Exemples

$x^{5} - 5 x$

Étape 1

Écrivez $x^{5} - 5 x$ comme une fonction.

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

Étape 2

Déterminez la dérivée première de la fonction.

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Étape 2.1

Différenciez.

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Étape 2.1.1

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

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

Étape 2.1.2

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

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

Étape 2.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 5 x]$ .

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Étape 2.2.1

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

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

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 $n = 1$ .

$5 x^{4} - 5 \cdot 1$

Étape 2.2.3

Multipliez $- 5$ par $1$ .

$5 x^{4} - 5$

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 $5 x^{4} - 5$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [5 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 5]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (5 x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 3.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [5 x^{4}]$ .

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Étape 3.2.1

Comme $5$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $5 x^{4}$ par rapport à $x$ est $5 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$f'' (x) = 5 \frac{d}{d x} (x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 5)$

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 $n = 4$ .

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

Étape 3.2.3

Multipliez $4$ par $5$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} + \frac{d}{d x} (- 5)$

Étape 3.3

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 3.3.1

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

$f'' (x) = 20 x^{3} + 0$

Étape 3.3.2

Additionnez $20 x^{3}$ et $0$ .

$f'' (x) = 20 x^{3}$

Étape 4

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

$5 x^{4} - 5 = 0$

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

Différenciez.

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Étape 5.1.1.1

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

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

Étape 5.1.1.2

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

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

Étape 5.1.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 5 x]$ .

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Étape 5.1.2.1

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

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

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 $n = 1$ .

$5 x^{4} - 5 \cdot 1$

Étape 5.1.2.3

Multipliez $- 5$ par $1$ .

$f' (x) = 5 x^{4} - 5$

Étape 5.2

La dérivée première de $f (x)$ par rapport à $x$ est $5 x^{4} - 5$ .

$5 x^{4} - 5$

Étape 6

Définissez la dérivée première égale à $0$ puis résolvez l’équation $5 x^{4} - 5 = 0$ .

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Étape 6.1

Définissez la dérivée première égale à $0$ .

$5 x^{4} - 5 = 0$

Étape 6.2

Ajoutez $5$ aux deux côtés de l’équation.

$5 x^{4} = 5$

Étape 6.3

Divisez chaque terme dans $5 x^{4} = 5$ par $5$ et simplifiez.

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Étape 6.3.1

Divisez chaque terme dans $5 x^{4} = 5$ par $5$ .

$\frac{5 x^{4}}{5} = \frac{5}{5}$

Étape 6.3.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 6.3.2.1

Annulez le facteur commun de $5$ .

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Étape 6.3.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{5 x^{4}}{5} = \frac{5}{5}$

Étape 6.3.2.1.2

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

$x^{4} = \frac{5}{5}$

Étape 6.3.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 6.3.3.1

Divisez $5$ par $5$ .

$x^{4} = 1$

Étape 6.4

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

$x = \pm \sqrt[4]{1}$

Étape 6.5

Toute racine de $1$ est $1$ .

$x = \pm 1$

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.

$x = 1$

Étape 6.6.2

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

$x = - 1$

Étape 6.6.3

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

$x = 1, - 1$

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.

$x = 1, - 1$

Étape 9

Évaluez la dérivée seconde sur $x = 1$ . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.

$20 {(1)}^{3}$

Étape 10

Évaluez la dérivée seconde.

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Étape 10.1

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

$20 \cdot 1$

Étape 10.2

Multipliez $20$ par $1$ .

$20$

Étape 11

$x = 1$ est un minimum local car la valeur de la dérivée seconde est positive. On parle de test de la dérivée seconde.

$x = 1$ est un minimum local

Étape 12

Déterminez la valeur y quand $x = 1$ .

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Étape 12.1

Remplacez la variable $x$ par $1$ dans l’expression.

$f (1) = {(1)}^{5} - 5 \cdot 1$

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

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

$f (1) = 1 - 5 \cdot 1$

Étape 12.2.1.2

Multipliez $- 5$ par $1$ .

$f (1) = 1 - 5$

Étape 12.2.2

Soustrayez $5$ de $1$ .

$f (1) = - 4$

Étape 12.2.3

La réponse finale est $- 4$ .

$y = - 4$

Étape 13

Évaluez la dérivée seconde sur $x = - 1$ . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.

$20 {(- 1)}^{3}$

Étape 14

Évaluez la dérivée seconde.

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Étape 14.1

Élevez $- 1$ à la puissance $3$ .

$20 \cdot - 1$

Étape 14.2

Multipliez $20$ par $- 1$ .

$- 20$

Étape 15

$x = - 1$ est un maximum local car la valeur de la dérivée seconde est négative. On parle de test de la dérivée seconde.

$x = - 1$ est un maximum local

Étape 16

Déterminez la valeur y quand $x = - 1$ .

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Étape 16.1

Remplacez la variable $x$ par $- 1$ dans l’expression.

$f (- 1) = {(- 1)}^{5} - 5 \cdot - 1$

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 $- 1$ à la puissance $5$ .

$f (- 1) = - 1 - 5 \cdot - 1$

Étape 16.2.1.2

Multipliez $- 5$ par $- 1$ .

$f (- 1) = - 1 + 5$

Étape 16.2.2

Additionnez $- 1$ et $5$ .

$f (- 1) = 4$

Étape 16.2.3

La réponse finale est $4$ .

$y = 4$

Étape 17

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

$(1, - 4)$ est un minimum local

$(- 1, 4)$ est un maximum local

Étape 18