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Calcul infinitésimal Exemples
Étape 1
Étape 1.1
Déterminez la dérivée seconde.
Étape 1.1.1
Déterminez la dérivée première.
Étape 1.1.1.1
Réécrivez comme .
Étape 1.1.1.2
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 1.1.1.2.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 1.1.1.2.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 1.1.1.2.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 1.1.1.3
Différenciez.
Étape 1.1.1.3.1
Selon la règle de la somme, la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.1.3.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 1.1.1.3.3
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.1.3.4
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 1.1.1.3.5
Multipliez par .
Étape 1.1.1.3.6
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.1.3.7
Additionnez et .
Étape 1.1.1.4
Réécrivez l’expression en utilisant la règle de l’exposant négatif .
Étape 1.1.1.5
Réorganisez les facteurs de .
Étape 1.1.2
Déterminez la dérivée seconde.
Étape 1.1.2.1
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.2.2
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 1.1.2.3
Appliquez les règles de base des exposants.
Étape 1.1.2.3.1
Réécrivez comme .
Étape 1.1.2.3.2
Multipliez les exposants dans .
Étape 1.1.2.3.2.1
Appliquez la règle de puissance et multipliez les exposants, .
Étape 1.1.2.3.2.2
Multipliez par .
Étape 1.1.2.4
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 1.1.2.4.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 1.1.2.4.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 1.1.2.4.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 1.1.2.5
Différenciez.
Étape 1.1.2.5.1
Selon la règle de la somme, la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.2.5.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 1.1.2.5.3
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.2.5.4
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 1.1.2.5.5
Multipliez par .
Étape 1.1.2.5.6
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.2.5.7
Additionnez et .
Étape 1.1.2.6
Élevez à la puissance .
Étape 1.1.2.7
Élevez à la puissance .
Étape 1.1.2.8
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 1.1.2.9
Additionnez et .
Étape 1.1.2.10
Selon la règle de la somme, la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.2.11
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.2.12
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 1.1.2.13
Multipliez par .
Étape 1.1.2.14
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 1.1.2.15
Associez les fractions.
Étape 1.1.2.15.1
Additionnez et .
Étape 1.1.2.15.2
Associez et .
Étape 1.1.2.16
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 1.1.2.17
Associez et .
Étape 1.1.2.18
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 1.1.2.19
Multipliez par en additionnant les exposants.
Étape 1.1.2.19.1
Déplacez .
Étape 1.1.2.19.2
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 1.1.2.19.3
Soustrayez de .
Étape 1.1.2.20
Simplifiez
Étape 1.1.2.20.1
Réécrivez l’expression en utilisant la règle de l’exposant négatif .
Étape 1.1.2.20.2
Simplifiez chaque terme.
Étape 1.1.2.20.2.1
Factorisez à l’aide de la méthode AC.
Étape 1.1.2.20.2.1.1
Étudiez la forme . Déterminez une paire d’entiers dont le produit est et dont la somme est . Dans ce cas, dont le produit est et dont la somme est .
Étape 1.1.2.20.2.1.2
Écrivez la forme factorisée avec ces entiers.
Étape 1.1.2.20.2.2
Associez et .
Étape 1.1.2.20.2.3
Placez le signe moins devant la fraction.
Étape 1.1.2.20.2.4
Réécrivez comme .
Étape 1.1.2.20.2.5
Développez à l’aide de la méthode FOIL.
Étape 1.1.2.20.2.5.1
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.2.5.2
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.2.5.3
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.2.6
Simplifiez et associez les termes similaires.
Étape 1.1.2.20.2.6.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 1.1.2.20.2.6.1.1
Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.
Étape 1.1.2.20.2.6.1.2
Multipliez par en additionnant les exposants.
Étape 1.1.2.20.2.6.1.2.1
Déplacez .
Étape 1.1.2.20.2.6.1.2.2
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.6.1.3
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.6.1.4
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.6.1.5
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.6.1.6
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.6.2
Soustrayez de .
Étape 1.1.2.20.2.7
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.2.8
Simplifiez
Étape 1.1.2.20.2.8.1
Multipliez .
Étape 1.1.2.20.2.8.1.1
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.8.1.2
Associez et .
Étape 1.1.2.20.2.8.1.3
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.8.1.4
Associez et .
Étape 1.1.2.20.2.8.2
Multipliez .
Étape 1.1.2.20.2.8.2.1
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.8.2.2
Associez et .
Étape 1.1.2.20.2.8.2.3
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.8.2.4
Associez et .
Étape 1.1.2.20.2.8.3
Multipliez .
Étape 1.1.2.20.2.8.3.1
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.8.3.2
Associez et .
Étape 1.1.2.20.2.8.3.3
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.2.9
Simplifiez chaque terme.
Étape 1.1.2.20.2.9.1
Placez le signe moins devant la fraction.
Étape 1.1.2.20.2.9.2
Placez le signe moins devant la fraction.
Étape 1.1.2.20.3
Associez des termes.
Étape 1.1.2.20.3.1
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.3.2
Associez.
Étape 1.1.2.20.3.3
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.3.4
Annulez le facteur commun de .
Étape 1.1.2.20.3.4.1
Annulez le facteur commun.
Étape 1.1.2.20.3.4.2
Réécrivez l’expression.
Étape 1.1.2.20.3.5
Déplacez à gauche de .
Étape 1.1.2.20.4
Simplifiez le numérateur.
Étape 1.1.2.20.4.1
Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.
Étape 1.1.2.20.4.2
Annulez le facteur commun de .
Étape 1.1.2.20.4.2.1
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.4.2.2
Annulez le facteur commun.
Étape 1.1.2.20.4.2.3
Réécrivez l’expression.
Étape 1.1.2.20.4.3
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.4.4
Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.
Étape 1.1.2.20.4.5
Annulez le facteur commun de .
Étape 1.1.2.20.4.5.1
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.4.5.2
Annulez le facteur commun.
Étape 1.1.2.20.4.5.3
Réécrivez l’expression.
Étape 1.1.2.20.4.6
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.4.7
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.4.8
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.4.9
Développez à l’aide de la méthode FOIL.
Étape 1.1.2.20.4.9.1
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.4.9.2
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.4.9.3
Appliquez la propriété distributive.
Étape 1.1.2.20.4.10
Simplifiez et associez les termes similaires.
Étape 1.1.2.20.4.10.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 1.1.2.20.4.10.1.1
Multipliez par en additionnant les exposants.
Étape 1.1.2.20.4.10.1.1.1
Déplacez .
Étape 1.1.2.20.4.10.1.1.2
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.4.10.1.2
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.4.10.1.3
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.4.10.2
Soustrayez de .
Étape 1.1.2.20.4.11
Additionnez et .
Étape 1.1.2.20.4.12
Soustrayez de .
Étape 1.1.2.20.4.13
Soustrayez de .
Étape 1.1.2.20.4.14
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.4.14.1
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.4.14.2
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.4.14.3
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.4.14.4
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.4.14.5
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.5
Simplifiez le dénominateur.
Étape 1.1.2.20.5.1
Factorisez à l’aide de la méthode AC.
Étape 1.1.2.20.5.1.1
Étudiez la forme . Déterminez une paire d’entiers dont le produit est et dont la somme est . Dans ce cas, dont le produit est et dont la somme est .
Étape 1.1.2.20.5.1.2
Écrivez la forme factorisée avec ces entiers.
Étape 1.1.2.20.5.2
Appliquez la règle de produit à .
Étape 1.1.2.20.5.3
Associez les exposants.
Étape 1.1.2.20.5.3.1
Multipliez par en additionnant les exposants.
Étape 1.1.2.20.5.3.1.1
Déplacez .
Étape 1.1.2.20.5.3.1.2
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.5.3.1.2.1
Élevez à la puissance .
Étape 1.1.2.20.5.3.1.2.2
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 1.1.2.20.5.3.1.3
Additionnez et .
Étape 1.1.2.20.5.3.2
Multipliez par en additionnant les exposants.
Étape 1.1.2.20.5.3.2.1
Déplacez .
Étape 1.1.2.20.5.3.2.2
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.5.3.2.2.1
Élevez à la puissance .
Étape 1.1.2.20.5.3.2.2.2
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 1.1.2.20.5.3.2.3
Additionnez et .
Étape 1.1.2.20.6
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.7
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.8
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.9
Réécrivez comme .
Étape 1.1.2.20.10
Factorisez à partir de .
Étape 1.1.2.20.11
Réécrivez comme .
Étape 1.1.2.20.12
Placez le signe moins devant la fraction.
Étape 1.1.2.20.13
Multipliez par .
Étape 1.1.2.20.14
Multipliez par .
Étape 1.1.3
La dérivée seconde de par rapport à est .
Étape 1.2
Définissez la dérivée seconde égale à puis résolvez l’équation .
Étape 1.2.1
Définissez la dérivée seconde égale à .
Étape 1.2.2
Définissez le numérateur égal à zéro.
Étape 1.2.3
Résolvez l’équation pour .
Étape 1.2.3.1
Divisez chaque terme dans par et simplifiez.
Étape 1.2.3.1.1
Divisez chaque terme dans par .
Étape 1.2.3.1.2
Simplifiez le côté gauche.
Étape 1.2.3.1.2.1
Annulez le facteur commun de .
Étape 1.2.3.1.2.1.1
Annulez le facteur commun.
Étape 1.2.3.1.2.1.2
Divisez par .
Étape 1.2.3.1.3
Simplifiez le côté droit.
Étape 1.2.3.1.3.1
Divisez par .
Étape 1.2.3.2
Utilisez la formule quadratique pour déterminer les solutions.
Étape 1.2.3.3
Remplacez les valeurs , et dans la formule quadratique et résolvez pour .
Étape 1.2.3.4
Simplifiez
Étape 1.2.3.4.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 1.2.3.4.1.1
Élevez à la puissance .
Étape 1.2.3.4.1.2
Multipliez .
Étape 1.2.3.4.1.2.1
Multipliez par .
Étape 1.2.3.4.1.2.2
Multipliez par .
Étape 1.2.3.4.1.3
Soustrayez de .
Étape 1.2.3.4.1.4
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.4.1.5
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.4.1.6
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.4.1.7
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.4.1.7.1
Factorisez à partir de .
Étape 1.2.3.4.1.7.2
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.4.1.8
Extrayez les termes de sous le radical.
Étape 1.2.3.4.1.9
Déplacez à gauche de .
Étape 1.2.3.4.2
Multipliez par .
Étape 1.2.3.4.3
Simplifiez .
Étape 1.2.3.5
Simplifiez l’expression pour résoudre la partie du .
Étape 1.2.3.5.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 1.2.3.5.1.1
Élevez à la puissance .
Étape 1.2.3.5.1.2
Multipliez .
Étape 1.2.3.5.1.2.1
Multipliez par .
Étape 1.2.3.5.1.2.2
Multipliez par .
Étape 1.2.3.5.1.3
Soustrayez de .
Étape 1.2.3.5.1.4
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.5.1.5
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.5.1.6
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.5.1.7
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.5.1.7.1
Factorisez à partir de .
Étape 1.2.3.5.1.7.2
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.5.1.8
Extrayez les termes de sous le radical.
Étape 1.2.3.5.1.9
Déplacez à gauche de .
Étape 1.2.3.5.2
Multipliez par .
Étape 1.2.3.5.3
Simplifiez .
Étape 1.2.3.5.4
Remplacez le par .
Étape 1.2.3.6
Simplifiez l’expression pour résoudre la partie du .
Étape 1.2.3.6.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 1.2.3.6.1.1
Élevez à la puissance .
Étape 1.2.3.6.1.2
Multipliez .
Étape 1.2.3.6.1.2.1
Multipliez par .
Étape 1.2.3.6.1.2.2
Multipliez par .
Étape 1.2.3.6.1.3
Soustrayez de .
Étape 1.2.3.6.1.4
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.6.1.5
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.6.1.6
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.6.1.7
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.6.1.7.1
Factorisez à partir de .
Étape 1.2.3.6.1.7.2
Réécrivez comme .
Étape 1.2.3.6.1.8
Extrayez les termes de sous le radical.
Étape 1.2.3.6.1.9
Déplacez à gauche de .
Étape 1.2.3.6.2
Multipliez par .
Étape 1.2.3.6.3
Simplifiez .
Étape 1.2.3.6.4
Remplacez le par .
Étape 1.2.3.7
La réponse finale est la combinaison des deux solutions.
Étape 2
Étape 2.1
Définissez le dénominateur dans égal à pour déterminer où l’expression est indéfinie.
Étape 2.2
Résolvez .
Étape 2.2.1
Factorisez à l’aide de la méthode AC.
Étape 2.2.1.1
Étudiez la forme . Déterminez une paire d’entiers dont le produit est et dont la somme est . Dans ce cas, dont le produit est et dont la somme est .
Étape 2.2.1.2
Écrivez la forme factorisée avec ces entiers.
Étape 2.2.2
Si un facteur quelconque du côté gauche de l’équation est égal à , l’expression entière sera égale à .
Étape 2.2.3
Définissez égal à et résolvez .
Étape 2.2.3.1
Définissez égal à .
Étape 2.2.3.2
Ajoutez aux deux côtés de l’équation.
Étape 2.2.4
Définissez égal à et résolvez .
Étape 2.2.4.1
Définissez égal à .
Étape 2.2.4.2
Soustrayez des deux côtés de l’équation.
Étape 2.2.5
La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent vraie.
Étape 2.3
Le domaine est l’ensemble des valeurs de qui rendent l’expression définie.
Notation d’intervalle :
Notation de constructeur d’ensemble :
Notation d’intervalle :
Notation de constructeur d’ensemble :
Étape 3
Créez des intervalles autour des valeurs où la dérivée seconde est nulle ou indéfinie.
Étape 4
Étape 4.1
Remplacez la variable par dans l’expression.
Étape 4.2
Simplifiez le résultat.
Étape 4.2.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 4.2.1.1
Élevez à la puissance .
Étape 4.2.1.2
Multipliez par .
Étape 4.2.1.3
Multipliez par .
Étape 4.2.1.4
Additionnez et .
Étape 4.2.1.5
Additionnez et .
Étape 4.2.2
Simplifiez le dénominateur.
Étape 4.2.2.1
Soustrayez de .
Étape 4.2.2.2
Additionnez et .
Étape 4.2.2.3
Élevez à la puissance .
Étape 4.2.2.4
Élevez à la puissance .
Étape 4.2.3
Multipliez.
Étape 4.2.3.1
Multipliez par .
Étape 4.2.3.2
Multipliez par .
Étape 4.2.4
La réponse finale est .
Étape 4.3
Le graphe est concave vers le haut sur l’intervalle car est positif.
Concave vers le haut sur car est positif
Concave vers le haut sur car est positif
Étape 5
Étape 5.1
Remplacez la variable par dans l’expression.
Étape 5.2
Simplifiez le résultat.
Étape 5.2.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 5.2.1.1
L’élévation de à toute puissance positive produit .
Étape 5.2.1.2
Multipliez par .
Étape 5.2.1.3
Multipliez par .
Étape 5.2.1.4
Additionnez et .
Étape 5.2.1.5
Additionnez et .
Étape 5.2.2
Simplifiez le dénominateur.
Étape 5.2.2.1
Soustrayez de .
Étape 5.2.2.2
Additionnez et .
Étape 5.2.2.3
Élevez à la puissance .
Étape 5.2.2.4
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
Étape 5.2.3
Simplifiez l’expression.
Étape 5.2.3.1
Multipliez par .
Étape 5.2.3.2
Multipliez par .
Étape 5.2.3.3
Placez le signe moins devant la fraction.
Étape 5.2.4
La réponse finale est .
Étape 5.3
Le graphe est concave vers le bas sur l’intervalle car est négatif.
Concave vers le bas sur car est négatif
Concave vers le bas sur car est négatif
Étape 6
Étape 6.1
Remplacez la variable par dans l’expression.
Étape 6.2
Simplifiez le résultat.
Étape 6.2.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 6.2.1.1
Multipliez par .
Étape 6.2.1.2
Additionnez et .
Étape 6.2.1.3
Convert to scientific notation.
Étape 6.2.1.4
Factorisez à partir de .
Étape 6.2.1.5
Soustrayez de .
Étape 6.2.1.6
Multipliez par .
Étape 6.2.1.7
Élevez à la puissance .
Étape 6.2.2
Simplifiez le dénominateur.
Étape 6.2.2.1
Soustrayez de .
Étape 6.2.2.2
Additionnez et .
Étape 6.2.2.3
Élevez à la puissance .
Étape 6.2.2.4
Élevez à la puissance .
Étape 6.2.3
Réduisez l’expression en annulant les facteurs communs.
Étape 6.2.3.1
Multipliez par .
Étape 6.2.3.2
Multipliez par .
Étape 6.2.3.3
Annulez le facteur commun à et .
Étape 6.2.3.3.1
Réécrivez comme .
Étape 6.2.3.3.2
Annulez les facteurs communs.
Étape 6.2.3.3.2.1
Réécrivez comme .
Étape 6.2.3.3.2.2
Annulez le facteur commun.
Étape 6.2.3.3.2.3
Réécrivez l’expression.
Étape 6.2.4
La réponse finale est .
Étape 6.3
Le graphe est concave vers le haut sur l’intervalle car est positif.
Concave vers le haut sur car est positif
Concave vers le haut sur car est positif
Étape 7
Le graphe est concave vers le bas lorsque la dérivée seconde est négative et concave vers le haut lorsque la dérivée seconde est positive.
Concave vers le haut sur car est positif
Concave vers le bas sur car est négatif
Concave vers le haut sur car est positif
Étape 8