Calcolo Esempi

$f (x) = \frac{2}{15} x^{6} - 3 x^{4}$

Passaggio 1

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

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1

Trova la derivata seconda.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1

Trova la derivata prima.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.1

Secondo la regola della somma, la derivata di $\frac{2}{15} x^{6} - 3 x^{4}$ rispetto a $x$ è $\frac{d}{d x} [\frac{2}{15} x^{6}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{2}{15} x^{6}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$

Passaggio 1.1.1.2

Calcola $\frac{d}{d x} [\frac{2}{15} x^{6}]$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.2.1

Poiché $\frac{2}{15}$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $\frac{2}{15} x^{6}$ rispetto a $x$ è $\frac{2}{15} \frac{d}{d x} [x^{6}]$ .

$\frac{2}{15} \frac{d}{d x} [x^{6}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$

Passaggio 1.1.1.2.2

Differenzia usando la regola della potenza secondo cui $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 6$ .

$\frac{2}{15} (6 x^{5}) + \frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$

Passaggio 1.1.1.2.3

$6$ e $\frac{2}{15}$ .

$\frac{6 \cdot 2}{15} x^{5} + \frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$

Passaggio 1.1.1.2.4

Moltiplica $6$ per $2$ .

$\frac{12}{15} x^{5} + \frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$

Passaggio 1.1.1.2.5

$\frac{12}{15}$ e $x^{5}$ .

$\frac{12 x^{5}}{15} + \frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$

Passaggio 1.1.1.2.6

Elimina il fattore comune di $12$ e $15$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.2.6.1

Scomponi $3$ da $12 x^{5}$ .

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

Passaggio 1.1.1.2.6.2

Elimina i fattori comuni.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.2.6.2.1

Scomponi $3$ da $15$ .

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

Passaggio 1.1.1.2.6.2.2

Elimina il fattore comune.

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

Passaggio 1.1.1.2.6.2.3

Riscrivi l'espressione.

$\frac{4 x^{5}}{5} + \frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$

Passaggio 1.1.1.3

Calcola $\frac{d}{d x} [- 3 x^{4}]$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.3.1

Poiché $- 3$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $- 3 x^{4}$ rispetto a $x$ è $- 3 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$\frac{4 x^{5}}{5} - 3 \frac{d}{d x} [x^{4}]$

Passaggio 1.1.1.3.2

Differenzia usando la regola della potenza secondo cui $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 4$ .

$\frac{4 x^{5}}{5} - 3 (4 x^{3})$

Passaggio 1.1.1.3.3

Moltiplica $4$ per $- 3$ .

$f' (x) = \frac{4 x^{5}}{5} - 12 x^{3}$

Passaggio 1.1.2

Trova la derivata seconda.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.1

Secondo la regola della somma, la derivata di $\frac{4 x^{5}}{5} - 12 x^{3}$ rispetto a $x$ è $\frac{d}{d x} [\frac{4 x^{5}}{5}] + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$ .

$\frac{d}{d x} [\frac{4 x^{5}}{5}] + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2

Calcola $\frac{d}{d x} [\frac{4 x^{5}}{5}]$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.2.1

Poiché $\frac{4}{5}$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $\frac{4 x^{5}}{5}$ rispetto a $x$ è $\frac{4}{5} \frac{d}{d x} [x^{5}]$ .

$\frac{4}{5} \frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.2

Differenzia usando la regola della potenza secondo cui $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 5$ .

$\frac{4}{5} (5 x^{4}) + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.3

$5$ e $\frac{4}{5}$ .

$\frac{5 \cdot 4}{5} x^{4} + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.4

Moltiplica $5$ per $4$ .

$\frac{20}{5} x^{4} + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.5

$\frac{20}{5}$ e $x^{4}$ .

$\frac{20 x^{4}}{5} + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.6

Elimina il fattore comune di $20$ e $5$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.2.6.1

Scomponi $5$ da $20 x^{4}$ .

$\frac{5 (4 x^{4})}{5} + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.6.2

Elimina i fattori comuni.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.2.6.2.1

Scomponi $5$ da $5$ .

$\frac{5 (4 x^{4})}{5 (1)} + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.6.2.2

Elimina il fattore comune.

$\frac{5 (4 x^{4})}{5 \cdot 1} + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.6.2.3

Riscrivi l'espressione.

$\frac{4 x^{4}}{1} + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.2.6.2.4

Dividi $4 x^{4}$ per $1$ .

$4 x^{4} + \frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.3

Calcola $\frac{d}{d x} [- 12 x^{3}]$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.3.1

Poiché $- 12$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $- 12 x^{3}$ rispetto a $x$ è $- 12 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$4 x^{4} - 12 \frac{d}{d x} [x^{3}]$

Passaggio 1.1.2.3.2

Differenzia usando la regola della potenza secondo cui $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 3$ .

$4 x^{4} - 12 (3 x^{2})$

Passaggio 1.1.2.3.3

Moltiplica $3$ per $- 12$ .

$f'' (x) = 4 x^{4} - 36 x^{2}$

Passaggio 1.1.3

La derivata seconda di $f (x)$ rispetto a $x$ è $4 x^{4} - 36 x^{2}$ .

$4 x^{4} - 36 x^{2}$

Passaggio 1.2

Imposta la derivata seconda pari a $0$ , quindi risolvi l'equazione $4 x^{4} - 36 x^{2} = 0$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.1

Imposta la derivata seconda uguale a $0$ .

$4 x^{4} - 36 x^{2} = 0$

Passaggio 1.2.2

Scomponi il primo membro dell'equazione.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.2.1

Riscrivi $x^{4}$ come ${(x^{2})}^{2}$ .

$4 {(x^{2})}^{2} - 36 x^{2} = 0$

Passaggio 1.2.2.2

Sia $u = x^{2}$ . Sostituisci tutte le occorrenze di $x^{2}$ con $u$ .

$4 u^{2} - 36 u = 0$

Passaggio 1.2.2.3

Scomponi $4 u$ da $4 u^{2} - 36 u$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.2.3.1

Scomponi $4 u$ da $4 u^{2}$ .

$4 u (u) - 36 u = 0$

Passaggio 1.2.2.3.2

Scomponi $4 u$ da $- 36 u$ .

$4 u (u) + 4 u (- 9) = 0$

Passaggio 1.2.2.3.3

Scomponi $4 u$ da $4 u (u) + 4 u (- 9)$ .

$4 u (u - 9) = 0$

Passaggio 1.2.2.4

Sostituisci tutte le occorrenze di $u$ con $x^{2}$ .

$4 x^{2} (x^{2} - 9) = 0$

Passaggio 1.2.3

Se qualsiasi singolo fattore nel lato sinistro dell'equazione è uguale a $0$ , l'intera espressione sarà uguale a $0$ .

$x^{2} = 0$

$x^{2} - 9 = 0$

Passaggio 1.2.4

Imposta $x^{2}$ uguale a $0$ e risolvi per $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.4.1

Imposta $x^{2}$ uguale a $0$ .

$x^{2} = 0$

Passaggio 1.2.4.2

Risolvi $x^{2} = 0$ per $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.4.2.1

Trova la radice quadrata specificata di entrambi i lati dell'equazione per eliminare l'esponente sul lato sinistro.

$x = \pm \sqrt{0}$

Passaggio 1.2.4.2.2

Semplifica $\pm \sqrt{0}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.4.2.2.1

Riscrivi $0$ come $0^{2}$ .

$x = \pm \sqrt{0^{2}}$

Passaggio 1.2.4.2.2.2

Estrai i termini dal radicale, presupponendo numeri reali positivi.

$x = \pm 0$

Passaggio 1.2.4.2.2.3

Più o meno $0$ è $0$ .

$x = 0$

Passaggio 1.2.5

Imposta $x^{2} - 9$ uguale a $0$ e risolvi per $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.5.1

Imposta $x^{2} - 9$ uguale a $0$ .

$x^{2} - 9 = 0$

Passaggio 1.2.5.2

Risolvi $x^{2} - 9 = 0$ per $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.5.2.1

Somma $9$ a entrambi i lati dell'equazione.

$x^{2} = 9$

Passaggio 1.2.5.2.2

Trova la radice quadrata specificata di entrambi i lati dell'equazione per eliminare l'esponente sul lato sinistro.

$x = \pm \sqrt{9}$

Passaggio 1.2.5.2.3

Semplifica $\pm \sqrt{9}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.5.2.3.1

Riscrivi $9$ come $3^{2}$ .

$x = \pm \sqrt{3^{2}}$

Passaggio 1.2.5.2.3.2

Estrai i termini dal radicale, presupponendo numeri reali positivi.

$x = \pm 3$

Passaggio 1.2.5.2.4

La soluzione completa è il risultato delle porzioni positiva e negativa della soluzione.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.5.2.4.1

Per prima cosa, usa il valore positivo di $\pm$ per trovare la prima soluzione.

$x = 3$

Passaggio 1.2.5.2.4.2

Ora, usa il valore negativo del $\pm$ per trovare la seconda soluzione.

$x = - 3$

Passaggio 1.2.5.2.4.3

La soluzione completa è il risultato delle porzioni positiva e negativa della soluzione.

$x = 3, - 3$

Passaggio 1.2.6

La soluzione finale è data da tutti i valori che rendono $4 x^{2} (x^{2} - 9) = 0$ vera.

$x = 0, 3, - 3$

Passaggio 2

Il dominio dell'espressione sono tutti i numeri reali tranne nei casi in cui l'espressione sia indefinita. In questo caso, non c'è alcun numero reale che rende l'espressione indefinita.

Notazione degli intervalli:

$(- \infty, \infty)$

Notazione intensiva:

${x | x \in ℝ}$

Passaggio 3

Crea intervalli attorno ai valori di $x$ per cui la derivata seconda è zero o indefinita.

$(- \infty, - 3) \cup (- 3, 0) \cup (0, 3) \cup (3, \infty)$

Passaggio 4

Sostituisci qualsiasi numero dell'intervallo $(- \infty, - 3)$ nella derivata seconda e calcola per determinare la concavità.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 4.1

Sostituisci la variabile $x$ con $- 6$ nell'espressione.

$f'' (- 6) = 4 {(- 6)}^{4} - 36 {(- 6)}^{2}$

Passaggio 4.2

Semplifica il risultato.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 4.2.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 4.2.1.1

Eleva $- 6$ alla potenza di $4$ .

$f'' (- 6) = 4 \cdot 1296 - 36 {(- 6)}^{2}$

Passaggio 4.2.1.2

Moltiplica $4$ per $1296$ .

$f'' (- 6) = 5184 - 36 {(- 6)}^{2}$

Passaggio 4.2.1.3

Eleva $- 6$ alla potenza di $2$ .

$f'' (- 6) = 5184 - 36 \cdot 36$

Passaggio 4.2.1.4

Moltiplica $- 36$ per $36$ .

$f'' (- 6) = 5184 - 1296$

Passaggio 4.2.2

Sottrai $1296$ da $5184$ .

$f'' (- 6) = 3888$

Passaggio 4.2.3

La risposta finale è $3888$ .

$3888$

Passaggio 4.3

Il grafico è una funzione convessa sull'intervallo $(- \infty, - 3)$ perché $f'' (- 6)$ è positivo.

Funzione convessa su $(- \infty, - 3)$ poiché $f'' (x)$ è positivo

Passaggio 5

Sostituisci qualsiasi numero dell'intervallo $(- 3, 0)$ nella derivata seconda e calcola per determinare la concavità.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 5.1

Sostituisci la variabile $x$ con $- 2$ nell'espressione.

$f'' (- 2) = 4 {(- 2)}^{4} - 36 {(- 2)}^{2}$

Passaggio 5.2

Semplifica il risultato.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 5.2.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 5.2.1.1

Eleva $- 2$ alla potenza di $4$ .

$f'' (- 2) = 4 \cdot 16 - 36 {(- 2)}^{2}$

Passaggio 5.2.1.2

Moltiplica $4$ per $16$ .

$f'' (- 2) = 64 - 36 {(- 2)}^{2}$

Passaggio 5.2.1.3

Eleva $- 2$ alla potenza di $2$ .

$f'' (- 2) = 64 - 36 \cdot 4$

Passaggio 5.2.1.4

Moltiplica $- 36$ per $4$ .

$f'' (- 2) = 64 - 144$

Passaggio 5.2.2

Sottrai $144$ da $64$ .

$f'' (- 2) = - 80$

Passaggio 5.2.3

La risposta finale è $- 80$ .

$- 80$

Passaggio 5.3

Il grafico è una funzione concava sull'intervallo $(- 3, 0)$ perché $f'' (- 2)$ è negativo.

Funzione concava su $(- 3, 0)$ poiché $f'' (x)$ è negativo

Passaggio 6

Sostituisci qualsiasi numero dell'intervallo $(0, 3)$ nella derivata seconda e calcola per determinare la concavità.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1

Sostituisci la variabile $x$ con $2$ nell'espressione.

$f'' (2) = 4 {(2)}^{4} - 36 {(2)}^{2}$

Passaggio 6.2

Semplifica il risultato.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.2.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.2.1.1

Eleva $2$ alla potenza di $4$ .

$f'' (2) = 4 \cdot 16 - 36 {(2)}^{2}$

Passaggio 6.2.1.2

Moltiplica $4$ per $16$ .

$f'' (2) = 64 - 36 {(2)}^{2}$

Passaggio 6.2.1.3

Eleva $2$ alla potenza di $2$ .

$f'' (2) = 64 - 36 \cdot 4$

Passaggio 6.2.1.4

Moltiplica $- 36$ per $4$ .

$f'' (2) = 64 - 144$

Passaggio 6.2.2

Sottrai $144$ da $64$ .

$f'' (2) = - 80$

Passaggio 6.2.3

La risposta finale è $- 80$ .

$- 80$

Passaggio 6.3

Il grafico è una funzione concava sull'intervallo $(0, 3)$ perché $f'' (2)$ è negativo.

Funzione concava su $(0, 3)$ poiché $f'' (x)$ è negativo

Passaggio 7

Sostituisci qualsiasi numero dell'intervallo $(3, \infty)$ nella derivata seconda e calcola per determinare la concavità.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 7.1

Sostituisci la variabile $x$ con $6$ nell'espressione.

$f'' (6) = 4 {(6)}^{4} - 36 {(6)}^{2}$

Passaggio 7.2

Semplifica il risultato.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 7.2.1

Semplifica ciascun termine.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 7.2.1.1

Eleva $6$ alla potenza di $4$ .

$f'' (6) = 4 \cdot 1296 - 36 {(6)}^{2}$

Passaggio 7.2.1.2

Moltiplica $4$ per $1296$ .

$f'' (6) = 5184 - 36 {(6)}^{2}$

Passaggio 7.2.1.3

Eleva $6$ alla potenza di $2$ .

$f'' (6) = 5184 - 36 \cdot 36$

Passaggio 7.2.1.4

Moltiplica $- 36$ per $36$ .

$f'' (6) = 5184 - 1296$

Passaggio 7.2.2

Sottrai $1296$ da $5184$ .

$f'' (6) = 3888$

Passaggio 7.2.3

La risposta finale è $3888$ .

$3888$

Passaggio 7.3

Il grafico è una funzione convessa sull'intervallo $(3, \infty)$ perché $f'' (6)$ è positivo.

Funzione convessa su $(3, \infty)$ poiché $f'' (x)$ è positivo

Passaggio 8

Il grafico è una funzione concava quando la derivata seconda è negativa, mentre è una funzione convessa quando la derivata seconda è positiva.

Funzione convessa su $(- \infty, - 3)$ poiché $f'' (x)$ è positivo

Funzione concava su $(- 3, 0)$ poiché $f'' (x)$ è negativo

Funzione concava su $(0, 3)$ poiché $f'' (x)$ è negativo

Funzione convessa su $(3, \infty)$ poiché $f'' (x)$ è positivo

Passaggio 9