Kalkulus Contoh

$f (x) = x^{4} e^{x}$

Langkah 1

Tentukan turunan pertama dari fungsi.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1

Diferensialkan menggunakan Kaidah Hasil Kali yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ adalah $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ di mana $f (x) = x^{4}$ dan $g (x) = e^{x}$ .

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

Langkah 1.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Eksponensial yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ adalah $a^{x} \ln (a)$ di mana (Variabel2)= $e$ .

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

Langkah 1.3

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

$x^{4} e^{x} + e^{x} (4 x^{3})$

Langkah 1.4

Sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.4.1

Susun kembali suku-suku.

$e^{x} x^{4} + 4 e^{x} x^{3}$

Langkah 1.4.2

Susun kembali faktor-faktor dalam $e^{x} x^{4} + 4 e^{x} x^{3}$ .

$x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$

Langkah 2

Tentukan turunan kedua dari fungsi.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.1

Menurut Kaidah Penjumlahan, turunan dari $x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$ terhadap (Variabel1) adalah $\frac{d}{d x} [x^{4} e^{x}] + \frac{d}{d x} [4 x^{3} e^{x}]$ .

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

Langkah 2.2

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

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.2.1

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

Langkah 2.2.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Eksponensial yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ adalah $a^{x} \ln (a)$ di mana (Variabel2)= $e$ .

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

Langkah 2.2.3

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

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

Langkah 2.3

Evaluasi $\frac{d}{d x} [4 x^{3} e^{x}]$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.3.1

Karena $4$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $4 x^{3} e^{x}$ terhadap $x$ adalah $4 \frac{d}{d x} [x^{3} e^{x}]$ .

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

Langkah 2.3.2

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

Langkah 2.3.3

Diferensialkan menggunakan Kaidah Eksponensial yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ adalah $a^{x} \ln (a)$ di mana (Variabel2)= $e$ .

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

Langkah 2.3.4

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

$f'' (x) = x^{4} e^{x} + e^{x} (4 x^{3}) + 4 (x^{3} e^{x} + e^{x} (3 x^{2}))$

Langkah 2.4

Sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.4.1

Terapkan sifat distributif.

$f'' (x) = x^{4} e^{x} + e^{x} (4 x^{3}) + 4 (x^{3} e^{x}) + 4 (e^{x} (3 x^{2}))$

Langkah 2.4.2

Gabungkan suku-sukunya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.4.2.1

Kalikan $3$ dengan $4$ .

$f'' (x) = x^{4} e^{x} + e^{x} (4 x^{3}) + 4 x^{3} e^{x} + 12 (e^{x} (x^{2}))$

Langkah 2.4.2.2

Tambahkan $e^{x} (4 x^{3})$ dan $4 x^{3} e^{x}$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.4.2.2.1

Pindahkan $e^{x}$ .

$f'' (x) = x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x} + 4 x^{3} e^{x} + 12 e^{x} x^{2}$

Langkah 2.4.2.2.2

Tambahkan $4 x^{3} e^{x}$ dan $4 x^{3} e^{x}$ .

$f'' (x) = x^{4} e^{x} + 8 x^{3} e^{x} + 12 e^{x} x^{2}$

Langkah 2.4.3

Susun kembali suku-suku.

$f'' (x) = e^{x} x^{4} + 8 e^{x} x^{3} + 12 e^{x} x^{2}$

Langkah 2.4.4

Susun kembali faktor-faktor dalam $e^{x} x^{4} + 8 e^{x} x^{3} + 12 e^{x} x^{2}$ .

$f'' (x) = x^{4} e^{x} + 8 x^{3} e^{x} + 12 x^{2} e^{x}$

Langkah 3

Untuk menentukan nilai maksimum dan minimum lokal dari fungsi, atur turunannya agar sama dengan $0$ , lalu selesaikan.

$x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x} = 0$

Langkah 4

Tentukan turunan pertamanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.1

Tentukan turunan pertamanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.1.1

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

Langkah 4.1.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Eksponensial yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ adalah $a^{x} \ln (a)$ di mana (Variabel2)= $e$ .

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

Langkah 4.1.3

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

$f' (x) = x^{4} e^{x} + e^{x} (4 x^{3})$

Langkah 4.1.4

Sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.1.4.1

Susun kembali suku-suku.

$f' (x) = e^{x} x^{4} + 4 e^{x} x^{3}$

Langkah 4.1.4.2

Susun kembali faktor-faktor dalam $e^{x} x^{4} + 4 e^{x} x^{3}$ .

$f' (x) = x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$

Langkah 4.2

Turunan pertama dari $f (x)$ terhadap $x$ adalah $x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$ .

$x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$

Langkah 5

Buat turunan pertamanya agar sama dengan $0$ dan selesaikan persamaan $x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x} = 0$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.1

Buat turunan pertamanya agar sama dengan $0$ .

$x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x} = 0$

Langkah 5.2

Faktorkan $x^{3} e^{x}$ dari $x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.2.1

Faktorkan $x^{3} e^{x}$ dari $x^{4} e^{x}$ .

$x^{3} e^{x} (x) + 4 x^{3} e^{x} = 0$

Langkah 5.2.2

Faktorkan $x^{3} e^{x}$ dari $4 x^{3} e^{x}$ .

$x^{3} e^{x} (x) + x^{3} e^{x} (4) = 0$

Langkah 5.2.3

Faktorkan $x^{3} e^{x}$ dari $x^{3} e^{x} (x) + x^{3} e^{x} (4)$ .

$x^{3} e^{x} (x + 4) = 0$

Langkah 5.3

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

$x^{3} = 0$

$e^{x} = 0$

$x + 4 = 0$

Langkah 5.4

Atur $x^{3}$ agar sama dengan $0$ dan selesaikan $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.4.1

Atur $x^{3}$ sama dengan $0$ .

$x^{3} = 0$

Langkah 5.4.2

Selesaikan $x^{3} = 0$ untuk $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.4.2.1

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \sqrt[3]{0}$

Langkah 5.4.2.2

Sederhanakan $\sqrt[3]{0}$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.4.2.2.1

Tulis kembali $0$ sebagai $0^{3}$ .

$x = \sqrt[3]{0^{3}}$

Langkah 5.4.2.2.2

Tarik suku-suku keluar dari bawah akar, dengan asumsi bilangan-bilangan riil.

$x = 0$

Langkah 5.5

Atur $e^{x}$ agar sama dengan $0$ dan selesaikan $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.5.1

Atur $e^{x}$ sama dengan $0$ .

$e^{x} = 0$

Langkah 5.5.2

Selesaikan $e^{x} = 0$ untuk $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.5.2.1

Ambil logaritma alami dari kedua sisi persamaan untuk menghapus variabel dari eksponennya.

$\ln (e^{x}) = \ln (0)$

Langkah 5.5.2.2

Persamaannya tidak dapat diselesaikan karena $\ln (0)$ tidak terdefinisi.

Tidak terdefinisi

Langkah 5.5.2.3

Tidak ada penyelesaian untuk $e^{x} = 0$

Tidak ada penyelesaian

Langkah 5.6

Atur $x + 4$ agar sama dengan $0$ dan selesaikan $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.6.1

Atur $x + 4$ sama dengan $0$ .

$x + 4 = 0$

Langkah 5.6.2

Kurangkan $4$ dari kedua sisi persamaan tersebut.

$x = - 4$

Langkah 5.7

Penyelesaian akhirnya adalah semua nilai yang membuat $x^{3} e^{x} (x + 4) = 0$ benar.

$x = 0, - 4$

Langkah 6

Tentukan nilai saat turunannya tidak terdefinisi.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 6.1

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.

Langkah 7

Titik kritis untuk dievaluasi.

$x = 0, - 4$

Langkah 8

Evaluasi turunan kedua pada $x = 0$ . Jika turunan keduanya positif, maka minimum lokal. Jika negatif, maka maksimum lokal.

${(0)}^{4} e^{0} + 8 {(0)}^{3} e^{0} + 12 {(0)}^{2} e^{0}$

Langkah 9

Evaluasi turunan keduanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.1.1

Menaikkan $0$ ke sebarang pangkat positif menghasilkan $0$ .

$0 e^{0} + 8 {(0)}^{3} e^{0} + 12 {(0)}^{2} e^{0}$

Langkah 9.1.2

Apa pun yang dinaikkan ke $0$ adalah $1$ .

$0 \cdot 1 + 8 {(0)}^{3} e^{0} + 12 {(0)}^{2} e^{0}$

Langkah 9.1.3

Kalikan $0$ dengan $1$ .

$0 + 8 {(0)}^{3} e^{0} + 12 {(0)}^{2} e^{0}$

Langkah 9.1.4

Menaikkan $0$ ke sebarang pangkat positif menghasilkan $0$ .

$0 + 8 \cdot 0 e^{0} + 12 {(0)}^{2} e^{0}$

Langkah 9.1.5

Kalikan $8$ dengan $0$ .

$0 + 0 e^{0} + 12 {(0)}^{2} e^{0}$

Langkah 9.1.6

Apa pun yang dinaikkan ke $0$ adalah $1$ .

$0 + 0 \cdot 1 + 12 {(0)}^{2} e^{0}$

Langkah 9.1.7

Kalikan $0$ dengan $1$ .

$0 + 0 + 12 {(0)}^{2} e^{0}$

Langkah 9.1.8

Menaikkan $0$ ke sebarang pangkat positif menghasilkan $0$ .

$0 + 0 + 12 \cdot 0 e^{0}$

Langkah 9.1.9

Kalikan $12$ dengan $0$ .

$0 + 0 + 0 e^{0}$

Langkah 9.1.10

Apa pun yang dinaikkan ke $0$ adalah $1$ .

$0 + 0 + 0 \cdot 1$

Langkah 9.1.11

Kalikan $0$ dengan $1$ .

$0 + 0 + 0$

Langkah 9.2

Sederhanakan dengan menambahkan bilangan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.2.1

Tambahkan $0$ dan $0$ .

$0 + 0$

Langkah 9.2.2

Tambahkan $0$ dan $0$ .

$0$

Langkah 10

Karena setidaknya ada satu titik di $0$ atau turunan kedua yang tidak terdefinisikan, lakukan uji turunan pertama.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.1

Bagi $(- \infty, \infty)$ menjadi interval terpisah di sekitar nilai $x$ yang membuat turunan pertamanya $0$ atau tidak terdefinisi.

$(- \infty, - 4) \cup (- 4, 0) \cup (0, \infty)$

Langkah 10.2

Substitusikan bilangan apa pun, seperti $- 6$ , dari interval $(- \infty, - 4)$ dalam turunan pertama $x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$ untuk memeriksa apakah hasilnya negatif atau positif.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.1

Ganti variabel $x$ dengan $- 6$ pada pernyataan tersebut.

$f' (- 6) = {(- 6)}^{4} e^{- 6} + 4 {(- 6)}^{3} e^{- 6}$

Langkah 10.2.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.2.1.1

Naikkan $- 6$ menjadi pangkat $4$ .

$f' (- 6) = 1296 e^{- 6} + 4 {(- 6)}^{3} e^{- 6}$

Langkah 10.2.2.1.2

Tulis kembali pernyataannya menggunakan aturan eksponen negatif $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (- 6) = 1296 (\frac{1}{e^{6}}) + 4 {(- 6)}^{3} e^{- 6}$

Langkah 10.2.2.1.3

Gabungkan $1296$ dan $\frac{1}{e^{6}}$ .

$f' (- 6) = \frac{1296}{e^{6}} + 4 {(- 6)}^{3} e^{- 6}$

Langkah 10.2.2.1.4

Naikkan $- 6$ menjadi pangkat $3$ .

$f' (- 6) = \frac{1296}{e^{6}} + 4 \cdot (- 216 e^{- 6})$

Langkah 10.2.2.1.5

Kalikan $4$ dengan $- 216$ .

$f' (- 6) = \frac{1296}{e^{6}} - 864 e^{- 6}$

Langkah 10.2.2.1.6

Tulis kembali pernyataannya menggunakan aturan eksponen negatif $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (- 6) = \frac{1296}{e^{6}} - 864 \frac{1}{e^{6}}$

Langkah 10.2.2.1.7

Gabungkan $- 864$ dan $\frac{1}{e^{6}}$ .

$f' (- 6) = \frac{1296}{e^{6}} + \frac{- 864}{e^{6}}$

Langkah 10.2.2.1.8

Pindahkan tanda negatif di depan pecahan.

$f' (- 6) = \frac{1296}{e^{6}} - \frac{864}{e^{6}}$

Langkah 10.2.2.2

Gabungkan pecahan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.2.2.1

Gabungkan pembilang dari penyebut persekutuan.

$f' (- 6) = \frac{1296 - 864}{e^{6}}$

Langkah 10.2.2.2.2

Kurangi $864$ dengan $1296$ .

$f' (- 6) = \frac{432}{e^{6}}$

Langkah 10.2.2.3

Jawaban akhirnya adalah $\frac{432}{e^{6}}$ .

$\frac{432}{e^{6}}$

Langkah 10.3

Substitusikan bilangan apa pun, seperti $- 2$ , dari interval $(- 4, 0)$ dalam turunan pertama $x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$ untuk memeriksa apakah hasilnya negatif atau positif.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.3.1

Ganti variabel $x$ dengan $- 2$ pada pernyataan tersebut.

$f' (- 2) = {(- 2)}^{4} e^{- 2} + 4 {(- 2)}^{3} e^{- 2}$

Langkah 10.3.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.3.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.3.2.1.1

Naikkan $- 2$ menjadi pangkat $4$ .

$f' (- 2) = 16 e^{- 2} + 4 {(- 2)}^{3} e^{- 2}$

Langkah 10.3.2.1.2

Tulis kembali pernyataannya menggunakan aturan eksponen negatif $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (- 2) = 16 (\frac{1}{e^{2}}) + 4 {(- 2)}^{3} e^{- 2}$

Langkah 10.3.2.1.3

Gabungkan $16$ dan $\frac{1}{e^{2}}$ .

$f' (- 2) = \frac{16}{e^{2}} + 4 {(- 2)}^{3} e^{- 2}$

Langkah 10.3.2.1.4

Naikkan $- 2$ menjadi pangkat $3$ .

$f' (- 2) = \frac{16}{e^{2}} + 4 \cdot (- 8 e^{- 2})$

Langkah 10.3.2.1.5

Kalikan $4$ dengan $- 8$ .

$f' (- 2) = \frac{16}{e^{2}} - 32 e^{- 2}$

Langkah 10.3.2.1.6

Tulis kembali pernyataannya menggunakan aturan eksponen negatif $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f' (- 2) = \frac{16}{e^{2}} - 32 \frac{1}{e^{2}}$

Langkah 10.3.2.1.7

Gabungkan $- 32$ dan $\frac{1}{e^{2}}$ .

$f' (- 2) = \frac{16}{e^{2}} + \frac{- 32}{e^{2}}$

Langkah 10.3.2.1.8

Pindahkan tanda negatif di depan pecahan.

$f' (- 2) = \frac{16}{e^{2}} - \frac{32}{e^{2}}$

Langkah 10.3.2.2

Gabungkan pecahan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.3.2.2.1

Gabungkan pembilang dari penyebut persekutuan.

$f' (- 2) = \frac{16 - 32}{e^{2}}$

Langkah 10.3.2.2.2

Sederhanakan pernyataannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.3.2.2.2.1

Kurangi $32$ dengan $16$ .

$f' (- 2) = \frac{- 16}{e^{2}}$

Langkah 10.3.2.2.2.2

Pindahkan tanda negatif di depan pecahan.

$f' (- 2) = - \frac{16}{e^{2}}$

Langkah 10.3.2.3

Jawaban akhirnya adalah $- \frac{16}{e^{2}}$ .

$- \frac{16}{e^{2}}$

Langkah 10.4

Substitusikan bilangan apa pun, seperti $2$ , dari interval $(0, \infty)$ dalam turunan pertama $x^{4} e^{x} + 4 x^{3} e^{x}$ untuk memeriksa apakah hasilnya negatif atau positif.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.4.1

Ganti variabel $x$ dengan $2$ pada pernyataan tersebut.

$f' (2) = {(2)}^{4} e^{2} + 4 {(2)}^{3} e^{2}$

Langkah 10.4.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.4.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.4.2.1.1

Naikkan $2$ menjadi pangkat $4$ .

$f' (2) = 16 e^{2} + 4 {(2)}^{3} e^{2}$

Langkah 10.4.2.1.2

Naikkan $2$ menjadi pangkat $3$ .

$f' (2) = 16 e^{2} + 4 \cdot (8 e^{2})$

Langkah 10.4.2.1.3

Kalikan $4$ dengan $8$ .

$f' (2) = 16 e^{2} + 32 e^{2}$

Langkah 10.4.2.2

Tambahkan $16 e^{2}$ dan $32 e^{2}$ .

$f' (2) = 48 e^{2}$

Langkah 10.4.2.3

Jawaban akhirnya adalah $48 e^{2}$ .

$48 e^{2}$

Langkah 10.5

Karena turunan pertamanya diubah tandanya dari positif menjadi negatif di sekitar $x = - 4$ , maka $x = - 4$ adalah maksimum lokal.

$x = - 4$ adalah maksimum lokal

Langkah 10.6

Karena turunan pertamanya diubah tandanya dari negatif menjadi positif di sekitar $x = 0$ , maka $x = 0$ adalah minimum lokal.

$x = 0$ adalah minimum lokal

Langkah 10.7

Ini adalah ekstrem lokal untuk $f (x) = x^{4} e^{x}$ .

$x = - 4$ adalah maksimum lokal

$x = 0$ adalah minimum lokal

$x = - 4$ adalah maksimum lokal

$x = 0$ adalah minimum lokal

Langkah 11