Kalkulus Contoh

$f (x) = 3 x^{5} - 10 x^{3} + 15 x$

Langkah 1

Find the $x$ values where the second derivative is equal to $0$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1

Tentukan turunan keduanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.1

Tentukan turunan pertamanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.1.1

Menurut Kaidah Penjumlahan, turunan dari $3 x^{5} - 10 x^{3} + 15 x$ terhadap $x$ adalah $\frac{d}{d x} [3 x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 10 x^{3}] + \frac{d}{d x} [15 x]$ .

$\frac{d}{d x} [3 x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 10 x^{3}] + \frac{d}{d x} [15 x]$

Langkah 1.1.1.2

Evaluasi $\frac{d}{d x} [3 x^{5}]$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.1.2.1

Karena $3$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $3 x^{5}$ terhadap $x$ adalah $3 \frac{d}{d x} [x^{5}]$ .

$3 \frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 10 x^{3}] + \frac{d}{d x} [15 x]$

Langkah 1.1.1.2.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ adalah $n x^{n - 1}$ di mana $n = 5$ .

$3 (5 x^{4}) + \frac{d}{d x} [- 10 x^{3}] + \frac{d}{d x} [15 x]$

Langkah 1.1.1.2.3

Kalikan $5$ dengan $3$ .

$15 x^{4} + \frac{d}{d x} [- 10 x^{3}] + \frac{d}{d x} [15 x]$

Langkah 1.1.1.3

Evaluasi $\frac{d}{d x} [- 10 x^{3}]$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.1.3.1

Karena $- 10$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $- 10 x^{3}$ terhadap $x$ adalah $- 10 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$15 x^{4} - 10 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [15 x]$

Langkah 1.1.1.3.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ adalah $n x^{n - 1}$ di mana $n = 3$ .

$15 x^{4} - 10 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [15 x]$

Langkah 1.1.1.3.3

Kalikan $3$ dengan $- 10$ .

$15 x^{4} - 30 x^{2} + \frac{d}{d x} [15 x]$

Langkah 1.1.1.4

Evaluasi $\frac{d}{d x} [15 x]$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.1.4.1

Karena $15$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $15 x$ terhadap $x$ adalah $15 \frac{d}{d x} [x]$ .

$15 x^{4} - 30 x^{2} + 15 \frac{d}{d x} [x]$

Langkah 1.1.1.4.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ adalah $n x^{n - 1}$ di mana $n = 1$ .

$15 x^{4} - 30 x^{2} + 15 \cdot 1$

Langkah 1.1.1.4.3

Kalikan $15$ dengan $1$ .

$f' (x) = 15 x^{4} - 30 x^{2} + 15$

Langkah 1.1.2

Tentukan turunan keduanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.2.1

Menurut Kaidah Penjumlahan, turunan dari $15 x^{4} - 30 x^{2} + 15$ terhadap $x$ adalah $\frac{d}{d x} [15 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}] + \frac{d}{d x} [15]$ .

$\frac{d}{d x} [15 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}] + \frac{d}{d x} [15]$

Langkah 1.1.2.2

Evaluasi $\frac{d}{d x} [15 x^{4}]$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.2.2.1

Karena $15$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $15 x^{4}$ terhadap $x$ adalah $15 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$15 \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}] + \frac{d}{d x} [15]$

Langkah 1.1.2.2.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ adalah $n x^{n - 1}$ di mana $n = 4$ .

$15 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}] + \frac{d}{d x} [15]$

Langkah 1.1.2.2.3

Kalikan $4$ dengan $15$ .

$60 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}] + \frac{d}{d x} [15]$

Langkah 1.1.2.3

Evaluasi $\frac{d}{d x} [- 30 x^{2}]$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.2.3.1

Karena $- 30$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $- 30 x^{2}$ terhadap $x$ adalah $- 30 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$60 x^{3} - 30 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [15]$

Langkah 1.1.2.3.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ adalah $n x^{n - 1}$ di mana $n = 2$ .

$60 x^{3} - 30 (2 x) + \frac{d}{d x} [15]$

Langkah 1.1.2.3.3

Kalikan $2$ dengan $- 30$ .

$60 x^{3} - 60 x + \frac{d}{d x} [15]$

Langkah 1.1.2.4

Diferensialkan menggunakan Aturan Konstanta.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.2.4.1

Karena $15$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $15$ terhadap $x$ adalah $0$ .

$60 x^{3} - 60 x + 0$

Langkah 1.1.2.4.2

Tambahkan $60 x^{3} - 60 x$ dan $0$ .

$f'' (x) = 60 x^{3} - 60 x$

Langkah 1.1.3

Turunan kedua dari $f (x)$ terhadap $x$ adalah $60 x^{3} - 60 x$ .

$60 x^{3} - 60 x$

Langkah 1.2

Atur turunan keduanya agar sama dengan $0$ dan selesaikan persamaan $60 x^{3} - 60 x = 0$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.1

Atur turunan keduanya sama dengan $0$ .

$60 x^{3} - 60 x = 0$

Langkah 1.2.2

Faktorkan sisi kiri persamaannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.2.1

Faktorkan $60 x$ dari $60 x^{3} - 60 x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.2.1.1

Faktorkan $60 x$ dari $60 x^{3}$ .

$60 x (x^{2}) - 60 x = 0$

Langkah 1.2.2.1.2

Faktorkan $60 x$ dari $- 60 x$ .

$60 x (x^{2}) + 60 x (- 1) = 0$

Langkah 1.2.2.1.3

Faktorkan $60 x$ dari $60 x (x^{2}) + 60 x (- 1)$ .

$60 x (x^{2} - 1) = 0$

Langkah 1.2.2.2

Tulis kembali $1$ sebagai $1^{2}$ .

$60 x (x^{2} - 1^{2}) = 0$

Langkah 1.2.2.3

Faktorkan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.2.3.1

Karena kedua suku merupakan kuadrat sempurna, faktorkan menggunakan rumus beda pangkat dua, $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ di mana $a = x$ dan $b = 1$ .

$60 x ((x + 1) (x - 1)) = 0$

Langkah 1.2.2.3.2

Hilangkan tanda kurung yang tidak perlu.

$60 x (x + 1) (x - 1) = 0$

Langkah 1.2.3

Jika faktor individu di sisi kiri persamaan sama dengan $0$ , seluruh pernyataan akan menjadi sama dengan $0$ .

$x = 0$

$x + 1 = 0$

$x - 1 = 0$

Langkah 1.2.4

Atur $x$ sama dengan $0$ .

$x = 0$

Langkah 1.2.5

Atur $x + 1$ agar sama dengan $0$ dan selesaikan $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.5.1

Atur $x + 1$ sama dengan $0$ .

$x + 1 = 0$

Langkah 1.2.5.2

Kurangkan $1$ dari kedua sisi persamaan tersebut.

$x = - 1$

Langkah 1.2.6

Atur $x - 1$ agar sama dengan $0$ dan selesaikan $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.6.1

Atur $x - 1$ sama dengan $0$ .

$x - 1 = 0$

Langkah 1.2.6.2

Tambahkan $1$ ke kedua sisi persamaan.

$x = 1$

Langkah 1.2.7

Penyelesaian akhirnya adalah semua nilai yang membuat $60 x (x + 1) (x - 1) = 0$ benar.

$x = 0, - 1, 1$

Langkah 2

Domain dari pernyataan adalah semua bilangan riil, kecuali di mana pernyataannya tidak terdefinisi. Dalam hal ini, tidak ada bilangan riil yang membuat pernyataannya tidak terdefinisi.

Notasi Interval:

$(- \infty, \infty)$

Notasi Pembuat Himpunan:

${x | x \in ℝ}$

Langkah 3

Buat interval di sekitar nilai $x$ saat turunan keduanya bernilai nol atau tak hingga.

$(- \infty, - 1) \cup (- 1, 0) \cup (0, 1) \cup (1, \infty)$

Langkah 4

Substitusikan sebarang bilangan dari interval $(- \infty, - 1)$ ke dalam turunan keduanya, lalu evaluasi untuk menentukan kecekungan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.1

Ganti variabel $x$ dengan $- 4$ pada pernyataan tersebut.

$f'' (- 4) = 60 {(- 4)}^{3} - 60 \cdot - 4$

Langkah 4.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.2.1.1

Naikkan $- 4$ menjadi pangkat $3$ .

$f'' (- 4) = 60 \cdot - 64 - 60 \cdot - 4$

Langkah 4.2.1.2

Kalikan $60$ dengan $- 64$ .

$f'' (- 4) = - 3840 - 60 \cdot - 4$

Langkah 4.2.1.3

Kalikan $- 60$ dengan $- 4$ .

$f'' (- 4) = - 3840 + 240$

Langkah 4.2.2

Tambahkan $- 3840$ dan $240$ .

$f'' (- 4) = - 3600$

Langkah 4.2.3

Jawaban akhirnya adalah $- 3600$ .

$- 3600$

Langkah 4.3

Grafiknya cekung ke bawah pada interval $(- \infty, - 1)$ karena $f'' (- 4)$ negatif.

Cekung ke bawah pada $(- \infty, - 1)$ karena $f'' (x)$ negatif

Langkah 5

Substitusikan sebarang bilangan dari interval $(- 1, 0)$ ke dalam turunan keduanya, lalu evaluasi untuk menentukan kecekungan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.1

Ganti variabel $x$ dengan $- 0.5$ pada pernyataan tersebut.

$f'' (- 0.5) = 60 {(- 0.5)}^{3} - 60 \cdot - 0.5$

Langkah 5.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.2.1.1

Naikkan $- 0.5$ menjadi pangkat $3$ .

$f'' (- 0.5) = 60 \cdot - 0.125 - 60 \cdot - 0.5$

Langkah 5.2.1.2

Kalikan $60$ dengan $- 0.125$ .

$f'' (- 0.5) = - 7.5 - 60 \cdot - 0.5$

Langkah 5.2.1.3

Kalikan $- 60$ dengan $- 0.5$ .

$f'' (- 0.5) = - 7.5 + 30$

Langkah 5.2.2

Tambahkan $- 7.5$ dan $30$ .

$f'' (- 0.5) = 22.5$

Langkah 5.2.3

Jawaban akhirnya adalah $22.5$ .

$22.5$

Langkah 5.3

Grafiknya cekung ke atas pada interval $(- 1, 0)$ karena $f'' (- 0.5)$ positif.

Cekung ke atas pada $(- 1, 0)$ karena $f'' (x)$ positif

Langkah 6

Substitusikan sebarang bilangan dari interval $(0, 1)$ ke dalam turunan keduanya, lalu evaluasi untuk menentukan kecekungan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 6.1

Ganti variabel $x$ dengan $0.5$ pada pernyataan tersebut.

$f'' (0.5) = 60 {(0.5)}^{3} - 60 \cdot 0.5$

Langkah 6.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 6.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 6.2.1.1

Naikkan $0.5$ menjadi pangkat $3$ .

$f'' (0.5) = 60 \cdot 0.125 - 60 \cdot 0.5$

Langkah 6.2.1.2

Kalikan $60$ dengan $0.125$ .

$f'' (0.5) = 7.5 - 60 \cdot 0.5$

Langkah 6.2.1.3

Kalikan $- 60$ dengan $0.5$ .

$f'' (0.5) = 7.5 - 30$

Langkah 6.2.2

Kurangi $30$ dengan $7.5$ .

$f'' (0.5) = - 22.5$

Langkah 6.2.3

Jawaban akhirnya adalah $- 22.5$ .

$- 22.5$

Langkah 6.3

Grafiknya cekung ke bawah pada interval $(0, 1)$ karena $f'' (0.5)$ negatif.

Cekung ke bawah pada $(0, 1)$ karena $f'' (x)$ negatif

Langkah 7

Substitusikan sebarang bilangan dari interval $(1, \infty)$ ke dalam turunan keduanya, lalu evaluasi untuk menentukan kecekungan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 7.1

Ganti variabel $x$ dengan $4$ pada pernyataan tersebut.

$f'' (4) = 60 {(4)}^{3} - 60 \cdot 4$

Langkah 7.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 7.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 7.2.1.1

Naikkan $4$ menjadi pangkat $3$ .

$f'' (4) = 60 \cdot 64 - 60 \cdot 4$

Langkah 7.2.1.2

Kalikan $60$ dengan $64$ .

$f'' (4) = 3840 - 60 \cdot 4$

Langkah 7.2.1.3

Kalikan $- 60$ dengan $4$ .

$f'' (4) = 3840 - 240$

Langkah 7.2.2

Kurangi $240$ dengan $3840$ .

$f'' (4) = 3600$

Langkah 7.2.3

Jawaban akhirnya adalah $3600$ .

$3600$

Langkah 7.3

Grafiknya cekung ke atas pada interval $(1, \infty)$ karena $f'' (4)$ positif.

Cekung ke atas pada $(1, \infty)$ karena $f'' (x)$ positif

Langkah 8

Grafiknya cekung ke bawah ketika turunan keduanya negatif dan cekung ke atas ketika turunan keduanya positif.

Cekung ke bawah pada $(- \infty, - 1)$ karena $f'' (x)$ negatif

Cekung ke atas pada $(- 1, 0)$ karena $f'' (x)$ positif

Cekung ke bawah pada $(0, 1)$ karena $f'' (x)$ negatif

Cekung ke atas pada $(1, \infty)$ karena $f'' (x)$ positif

Langkah 9