Pré-calcul Exemples

$y = x^{3} - 6 x^{2} + 11$

Étape 1

Écrivez $y = x^{3} - 6 x^{2} + 11$ comme une fonction.

$f (x) = x^{3} - 6 x^{2} + 11$

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 $x^{3} - 6 x^{2} + 11$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 6 x^{2}] + \frac{d}{d x} [11]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 6 x^{2}] + \frac{d}{d x} [11]$

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 $n = 3$ .

$3 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 6 x^{2}] + \frac{d}{d x} [11]$

Étape 2.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 6 x^{2}]$ .

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Étape 2.2.1

Comme $- 6$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 6 x^{2}$ par rapport à $x$ est $- 6 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$3 x^{2} - 6 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [11]$

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 $n = 2$ .

$3 x^{2} - 6 (2 x) + \frac{d}{d x} [11]$

Étape 2.2.3

Multipliez $2$ par $- 6$ .

$3 x^{2} - 12 x + \frac{d}{d x} [11]$

Étape 2.3

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 2.3.1

Comme $11$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $11$ par rapport à $x$ est $0$ .

$3 x^{2} - 12 x + 0$

Étape 2.3.2

Additionnez $3 x^{2} - 12 x$ et $0$ .

$3 x^{2} - 12 x$

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 $3 x^{2} - 12 x$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 12 x]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 12 x)$

Étape 3.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [3 x^{2}]$ .

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Étape 3.2.1

Comme $3$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $3 x^{2}$ par rapport à $x$ est $3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 3 \frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 12 x)$

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 $n = 2$ .

$f'' (x) = 3 (2 x) + \frac{d}{d x} (- 12 x)$

Étape 3.2.3

Multipliez $2$ par $3$ .

$f'' (x) = 6 x + \frac{d}{d x} (- 12 x)$

Étape 3.3

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 12 x]$ .

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Étape 3.3.1

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

$f'' (x) = 6 x - 12 \frac{d}{d x} x$

Étape 3.3.2

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

$f'' (x) = 6 x - 12 \cdot 1$

Étape 3.3.3

Multipliez $- 12$ par $1$ .

$f'' (x) = 6 x - 12$

Étape 4

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

$3 x^{2} - 12 x = 0$

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 $x^{3} - 6 x^{2} + 11$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 6 x^{2}] + \frac{d}{d x} [11]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 6 x^{2}] + \frac{d}{d x} [11]$

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 $n = 3$ .

$3 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 6 x^{2}] + \frac{d}{d x} [11]$

Étape 5.1.2

Évaluez $\frac{d}{d x} [- 6 x^{2}]$ .

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Étape 5.1.2.1

Comme $- 6$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- 6 x^{2}$ par rapport à $x$ est $- 6 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$3 x^{2} - 6 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [11]$

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 $n = 2$ .

$3 x^{2} - 6 (2 x) + \frac{d}{d x} [11]$

Étape 5.1.2.3

Multipliez $2$ par $- 6$ .

$3 x^{2} - 12 x + \frac{d}{d x} [11]$

Étape 5.1.3

Différenciez en utilisant la règle de la constante.

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Étape 5.1.3.1

Comme $11$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $11$ par rapport à $x$ est $0$ .

$3 x^{2} - 12 x + 0$

Étape 5.1.3.2

Additionnez $3 x^{2} - 12 x$ et $0$ .

$f' (x) = 3 x^{2} - 12 x$

Étape 5.2

La dérivée première de $f (x)$ par rapport à $x$ est $3 x^{2} - 12 x$ .

$3 x^{2} - 12 x$

Étape 6

Définissez la dérivée première égale à $0$ puis résolvez l’équation $3 x^{2} - 12 x = 0$ .

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Étape 6.1

Définissez la dérivée première égale à $0$ .

$3 x^{2} - 12 x = 0$

Étape 6.2

Factorisez $3 x$ à partir de $3 x^{2} - 12 x$ .

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Étape 6.2.1

Factorisez $3 x$ à partir de $3 x^{2}$ .

$3 x (x) - 12 x = 0$

Étape 6.2.2

Factorisez $3 x$ à partir de $- 12 x$ .

$3 x (x) + 3 x (- 4) = 0$

Étape 6.2.3

Factorisez $3 x$ à partir de $3 x (x) + 3 x (- 4)$ .

$3 x (x - 4) = 0$

Étape 6.3

Si un facteur quelconque du côté gauche de l’équation est égal à $0$ , l’expression entière sera égale à $0$ .

$x = 0$

$x - 4 = 0$

Étape 6.4

Définissez $x$ égal à $0$ .

$x = 0$

Étape 6.5

Définissez $x - 4$ égal à $0$ et résolvez $x$ .

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Étape 6.5.1

Définissez $x - 4$ égal à $0$ .

$x - 4 = 0$

Étape 6.5.2

Ajoutez $4$ aux deux côtés de l’équation.

$x = 4$

Étape 6.6

La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent $3 x (x - 4) = 0$ vraie.

$x = 0, 4$

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.

$x = 0, 4$

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.

$6 (0) - 12$

Étape 10

Évaluez la dérivée seconde.

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Étape 10.1

Multipliez $6$ par $0$ .

$0 - 12$

Étape 10.2

Soustrayez $12$ de $0$ .

$- 12$

Étape 11

$x = 0$ est un maximum local car la valeur de la dérivée seconde est négative. On parle de test de la dérivée seconde.

$x = 0$ est un maximum local

Étape 12

Déterminez la valeur y quand $x = 0$ .

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Étape 12.1

Remplacez la variable $x$ par $0$ dans l’expression.

$f (0) = {(0)}^{3} - 6 {(0)}^{2} + 11$

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

L’élévation de $0$ à toute puissance positive produit $0$ .

$f (0) = 0 - 6 {(0)}^{2} + 11$

Étape 12.2.1.2

L’élévation de $0$ à toute puissance positive produit $0$ .

$f (0) = 0 - 6 \cdot 0 + 11$

Étape 12.2.1.3

Multipliez $- 6$ par $0$ .

$f (0) = 0 + 0 + 11$

Étape 12.2.2

Simplifiez en ajoutant des nombres.

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Étape 12.2.2.1

Additionnez $0$ et $0$ .

$f (0) = 0 + 11$

Étape 12.2.2.2

Additionnez $0$ et $11$ .

$f (0) = 11$

Étape 12.2.3

La réponse finale est $11$ .

$y = 11$

Étape 13

Évaluez la dérivée seconde sur $x = 4$ . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.

$6 (4) - 12$

Étape 14

Évaluez la dérivée seconde.

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Étape 14.1

Multipliez $6$ par $4$ .

$24 - 12$

Étape 14.2

Soustrayez $12$ de $24$ .

$12$

Étape 15

$x = 4$ est un minimum local car la valeur de la dérivée seconde est positive. On parle de test de la dérivée seconde.

$x = 4$ est un minimum local

Étape 16

Déterminez la valeur y quand $x = 4$ .

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Étape 16.1

Remplacez la variable $x$ par $4$ dans l’expression.

$f (4) = {(4)}^{3} - 6 {(4)}^{2} + 11$

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 $4$ à la puissance $3$ .

$f (4) = 64 - 6 {(4)}^{2} + 11$

Étape 16.2.1.2

Élevez $4$ à la puissance $2$ .

$f (4) = 64 - 6 \cdot 16 + 11$

Étape 16.2.1.3

Multipliez $- 6$ par $16$ .

$f (4) = 64 - 96 + 11$

Étape 16.2.2

Simplifiez en ajoutant et en soustrayant.

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Étape 16.2.2.1

Soustrayez $96$ de $64$ .

$f (4) = - 32 + 11$

Étape 16.2.2.2

Additionnez $- 32$ et $11$ .

$f (4) = - 21$

Étape 16.2.3

La réponse finale est $- 21$ .

$y = - 21$

Étape 17

Ce sont les extrema locaux pour $f (x) = x^{3} - 6 x^{2} + 11$ .

$(0, 11)$ est un maximum local

$(4, - 21)$ est un minimum local

Étape 18