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Calcul infinitésimal Exemples
Étape 1
Étape 1.1
Simplifiez en factorisant.
Étape 1.1.1
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2
Appliquez la règle de produit à .
Étape 1.2
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 1.3
Utilisez les propriétés des logarithmes pour simplifier la différenciation.
Étape 1.3.1
Réécrivez comme .
Étape 1.3.2
Développez en déplaçant hors du logarithme.
Étape 1.4
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 1.4.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 1.4.2
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 1.4.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 1.5
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 1.6
La dérivée de par rapport à est .
Étape 1.7
Différenciez en utilisant la règle de puissance.
Étape 1.7.1
Associez et .
Étape 1.7.2
Annulez le facteur commun de .
Étape 1.7.2.1
Annulez le facteur commun.
Étape 1.7.2.2
Réécrivez l’expression.
Étape 1.7.3
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 1.7.4
Multipliez par .
Étape 1.8
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 1.9
Simplifiez
Étape 1.9.1
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.9.2
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.9.3
Multipliez par .
Étape 1.9.4
Remettez les termes dans l’ordre.
Étape 2
Étape 2.1
Selon la règle de la somme, la dérivée de par rapport à est .
Étape 2.2
Évaluez .
Étape 2.2.1
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 2.2.2
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 2.2.2.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 2.2.2.2
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 2.2.2.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 2.2.3
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 2.2.4
La dérivée de par rapport à est .
Étape 2.2.5
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 2.2.6
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 2.2.7
Associez et .
Étape 2.2.8
Annulez le facteur commun de .
Étape 2.2.8.1
Annulez le facteur commun.
Étape 2.2.8.2
Réécrivez l’expression.
Étape 2.2.9
Multipliez par .
Étape 2.3
Évaluez .
Étape 2.3.1
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 2.3.2
La dérivée de par rapport à est .
Étape 2.3.3
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 2.3.4
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 2.3.4.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 2.3.4.2
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 2.3.4.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 2.3.5
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 2.3.6
La dérivée de par rapport à est .
Étape 2.3.7
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 2.3.8
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 2.3.9
Associez et .
Étape 2.3.10
Associez et .
Étape 2.3.11
Associez et .
Étape 2.3.12
Annulez le facteur commun de .
Étape 2.3.12.1
Annulez le facteur commun.
Étape 2.3.12.2
Réécrivez l’expression.
Étape 2.3.13
Multipliez par .
Étape 2.3.14
Réorganisez les facteurs de .
Étape 2.3.15
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 2.3.16
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 2.4
Évaluez .
Étape 2.4.1
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 2.4.2
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 2.4.3
Utilisez les propriétés des logarithmes pour simplifier la différenciation.
Étape 2.4.3.1
Réécrivez comme .
Étape 2.4.3.2
Développez en déplaçant hors du logarithme.
Étape 2.4.4
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 2.4.4.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 2.4.4.2
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 2.4.4.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 2.4.5
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 2.4.6
La dérivée de par rapport à est .
Étape 2.4.7
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 2.4.8
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 2.4.9
Associez et .
Étape 2.4.10
Annulez le facteur commun de .
Étape 2.4.10.1
Annulez le facteur commun.
Étape 2.4.10.2
Réécrivez l’expression.
Étape 2.4.11
Multipliez par .
Étape 2.5
Simplifiez
Étape 2.5.1
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.2
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.3
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.4
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.5
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.6
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.7
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.8
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.9
Appliquez la propriété distributive.
Étape 2.5.10
Associez des termes.
Étape 2.5.10.1
Multipliez par .
Étape 2.5.10.2
Multipliez par .
Étape 2.5.10.3
Élevez à la puissance .
Étape 2.5.10.4
Élevez à la puissance .
Étape 2.5.10.5
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 2.5.10.6
Additionnez et .
Étape 2.5.10.7
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 2.5.10.8
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 2.5.10.9
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 2.5.10.10
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 2.5.10.11
Déplacez .
Étape 2.5.10.12
Additionnez et .
Étape 2.5.10.13
Multipliez par .
Étape 2.5.10.13.1
Élevez à la puissance .
Étape 2.5.10.13.2
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 2.5.10.14
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 2.5.10.15
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 2.5.10.16
Multipliez par .
Étape 2.5.10.17
Élevez à la puissance .
Étape 2.5.10.18
Élevez à la puissance .
Étape 2.5.10.19
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 2.5.10.20
Additionnez et .
Étape 2.5.10.21
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 2.5.10.22
Associez et .
Étape 2.5.10.23
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 2.5.10.24
Déplacez .
Étape 2.5.10.25
Additionnez et .
Étape 2.5.10.26
Multipliez par .
Étape 2.5.10.26.1
Élevez à la puissance .
Étape 2.5.10.26.2
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 2.5.10.27
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 2.5.10.28
Associez et .
Étape 2.5.10.29
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 2.5.10.30
Déplacez .
Étape 2.5.10.31
Additionnez et .
Étape 2.5.10.32
Multipliez par .
Étape 2.5.10.32.1
Élevez à la puissance .
Étape 2.5.10.32.2
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 2.5.10.33
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 2.5.10.34
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 2.5.10.35
Élevez à la puissance .
Étape 2.5.10.36
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 2.5.11
Remettez les termes dans l’ordre.
Étape 2.5.12
Remettez les facteurs dans l’ordre dans .
Étape 3
Pour déterminer les valeurs maximales et minimales locales de la fonction, définissez la dérivée égale à et résolvez.
Étape 4
Étape 4.1
Déterminez la dérivée première.
Étape 4.1.1
Simplifiez en factorisant.
Étape 4.1.1.1
Factorisez à partir de .
Étape 4.1.1.2
Appliquez la règle de produit à .
Étape 4.1.2
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 4.1.3
Utilisez les propriétés des logarithmes pour simplifier la différenciation.
Étape 4.1.3.1
Réécrivez comme .
Étape 4.1.3.2
Développez en déplaçant hors du logarithme.
Étape 4.1.4
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 4.1.4.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 4.1.4.2
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 4.1.4.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 4.1.5
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 4.1.6
La dérivée de par rapport à est .
Étape 4.1.7
Différenciez en utilisant la règle de puissance.
Étape 4.1.7.1
Associez et .
Étape 4.1.7.2
Annulez le facteur commun de .
Étape 4.1.7.2.1
Annulez le facteur commun.
Étape 4.1.7.2.2
Réécrivez l’expression.
Étape 4.1.7.3
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 4.1.7.4
Multipliez par .
Étape 4.1.8
Différenciez en utilisant la règle exponentielle qui indique que est où =.
Étape 4.1.9
Simplifiez
Étape 4.1.9.1
Appliquez la propriété distributive.
Étape 4.1.9.2
Appliquez la propriété distributive.
Étape 4.1.9.3
Multipliez par .
Étape 4.1.9.4
Remettez les termes dans l’ordre.
Étape 4.2
La dérivée première de par rapport à est .
Étape 5
Étape 5.1
Définissez la dérivée première égale à .
Étape 5.2
Représentez chaque côté de l’équation. La solution est la valeur x du point d’intersection.
Étape 6
Étape 6.1
Définissez l’argument dans inférieur ou égal à pour déterminer où l’expression est indéfinie.
Étape 6.2
L’équation est indéfinie là où le dénominateur est égal à , l’argument d’une racine carrée est inférieur à ou l’argument d’un logarithme est inférieur ou égal à .
Étape 7
Points critiques à évaluer.
Étape 8
Évaluez la dérivée seconde sur . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.
Étape 9
Étape 9.1
Supprimez les parenthèses.
Étape 9.2
Simplifiez le numérateur.
Étape 9.2.1
Additionnez et .
Étape 9.2.2
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.3
Multipliez par .
Étape 9.2.4
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.5
L’élévation à une puissance et log sont des fonctions inverses.
Étape 9.2.6
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.7
Multipliez par .
Étape 9.2.8
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.9
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.10
Additionnez et .
Étape 9.2.11
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.12
Multipliez par .
Étape 9.2.13
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.14
L’élévation à une puissance et log sont des fonctions inverses.
Étape 9.2.15
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.16
Multipliez par .
Étape 9.2.17
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.18
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.19
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.20
Multipliez par .
Étape 9.2.21
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.22
L’élévation à une puissance et log sont des fonctions inverses.
Étape 9.2.23
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.24
Multipliez par .
Étape 9.2.25
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.26
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.27
L’élévation à une puissance et log sont des fonctions inverses.
Étape 9.2.28
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.29
Multipliez par .
Étape 9.2.30
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.31
Multipliez par .
Étape 9.2.32
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.33
L’élévation à une puissance et log sont des fonctions inverses.
Étape 9.2.34
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.35
Multipliez par .
Étape 9.2.36
Multipliez par .
Étape 9.2.37
Additionnez et .
Étape 9.2.38
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.39
Multipliez par .
Étape 9.2.40
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.41
L’élévation à une puissance et log sont des fonctions inverses.
Étape 9.2.42
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.43
Multipliez par .
Étape 9.2.44
Simplifiez en déplaçant dans le logarithme.
Étape 9.2.45
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.46
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.47
Additionnez et .
Étape 9.2.48
Élevez à la puissance .
Étape 9.2.49
Multipliez par .
Étape 9.2.50
Multipliez par .
Étape 9.2.51
Utilisez la propriété du produit des logarithmes, .
Étape 9.2.52
Additionnez et .
Étape 9.2.53
Additionnez et .
Étape 9.2.54
Additionnez et .
Étape 9.2.55
Additionnez et .
Étape 9.2.56
Additionnez et .
Étape 9.3
Divisez par .
Étape 10
est un minimum local car la valeur de la dérivée seconde est positive. On parle de test de la dérivée seconde.
est un minimum local
Étape 11
Étape 11.1
Remplacez la variable par dans l’expression.
Étape 11.2
Simplifiez le résultat.
Étape 11.2.1
Multipliez par .
Étape 11.2.2
Élevez à la puissance .
Étape 11.2.3
La réponse finale est .
Étape 12
Ce sont les extrema locaux pour .
est un minimum local
Étape 13