Calcolo Esempi

$f (x) = x^{3} + 3 x^{2} - x - 24$

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

Differenzia.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.1.1

Secondo la regola della somma, la derivata di $x^{3} + 3 x^{2} - x - 24$ rispetto a $x$ è $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- x] + \frac{d}{d x} [- 24]$ .

$f' (x) = \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- x) + \frac{d}{d x} (- 24)$

Passaggio 1.1.1.1.2

Differenzia usando la regola di potenza, che indica che $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 3$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- x) + \frac{d}{d x} (- 24)$

Passaggio 1.1.1.2

Calcola $\frac{d}{d x} [3 x^{2}]$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.2.1

Poiché $3$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $3 x^{2}$ rispetto a $x$ è $3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + 3 \frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (- x) + \frac{d}{d x} (- 24)$

Passaggio 1.1.1.2.2

Differenzia usando la regola di potenza, che indica che $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 2$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + 3 (2 x) + \frac{d}{d x} (- x) + \frac{d}{d x} (- 24)$

Passaggio 1.1.1.2.3

Moltiplica $2$ per $3$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + 6 x + \frac{d}{d x} (- x) + \frac{d}{d x} (- 24)$

Passaggio 1.1.1.3

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

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.3.1

Poiché $- 1$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $- x$ rispetto a $x$ è $- \frac{d}{d x} [x]$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + 6 x - \frac{d}{d x} x + \frac{d}{d x} (- 24)$

Passaggio 1.1.1.3.2

Differenzia usando la regola di potenza, che indica che $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 1$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + 6 x - 1 \cdot 1 + \frac{d}{d x} (- 24)$

Passaggio 1.1.1.3.3

Moltiplica $- 1$ per $1$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + 6 x - 1 + \frac{d}{d x} (- 24)$

Passaggio 1.1.1.4

Differenzia usando la regola della costante.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.4.1

Poiché $- 24$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $- 24$ rispetto a $x$ è $0$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + 6 x - 1 + 0$

Passaggio 1.1.1.4.2

Somma $3 x^{2} + 6 x - 1$ e $0$ .

$f' (x) = 3 x^{2} + 6 x - 1$

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 $3 x^{2} + 6 x - 1$ rispetto a $x$ è $\frac{d}{d x} [3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [6 x] + \frac{d}{d x} [- 1]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (6 x) + \frac{d}{d x} (- 1)$

Passaggio 1.1.2.2

Calcola $\frac{d}{d x} [3 x^{2}]$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.2.1

Poiché $3$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $3 x^{2}$ rispetto a $x$ è $3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 3 \frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (6 x) + \frac{d}{d x} (- 1)$

Passaggio 1.1.2.2.2

Differenzia usando la regola di potenza, che indica che $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 2$ .

$f'' (x) = 3 (2 x) + \frac{d}{d x} (6 x) + \frac{d}{d x} (- 1)$

Passaggio 1.1.2.2.3

Moltiplica $2$ per $3$ .

$f'' (x) = 6 x + \frac{d}{d x} (6 x) + \frac{d}{d x} (- 1)$

Passaggio 1.1.2.3

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

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Passaggio 1.1.2.3.1

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

$f'' (x) = 6 x + 6 \frac{d}{d x} (x) + \frac{d}{d x} (- 1)$

Passaggio 1.1.2.3.2

Differenzia usando la regola di potenza, che indica che $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 1$ .

$f'' (x) = 6 x + 6 \cdot 1 + \frac{d}{d x} (- 1)$

Passaggio 1.1.2.3.3

Moltiplica $6$ per $1$ .

$f'' (x) = 6 x + 6 + \frac{d}{d x} (- 1)$

Passaggio 1.1.2.4

Differenzia usando la regola della costante.

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Passaggio 1.1.2.4.1

Poiché $- 1$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $- 1$ rispetto a $x$ è $0$ .

$f'' (x) = 6 x + 6 + 0$

Passaggio 1.1.2.4.2

Somma $6 x + 6$ e $0$ .

$f'' (x) = 6 x + 6$

Passaggio 1.1.3

La derivata seconda di $f (x)$ rispetto a $x$ è $6 x + 6$ .

$6 x + 6$

Passaggio 1.2

Imposta la derivata seconda pari a $0$ , quindi risolvi l'equazione $6 x + 6 = 0$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.1

Imposta la derivata seconda uguale a $0$ .

$6 x + 6 = 0$

Passaggio 1.2.2

Sottrai $6$ da entrambi i lati dell'equazione.

$6 x = - 6$

Passaggio 1.2.3

Dividi per $6$ ciascun termine in $6 x = - 6$ e semplifica.

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Passaggio 1.2.3.1

Dividi per $6$ ciascun termine in $6 x = - 6$ .

$\frac{6 x}{6} = \frac{- 6}{6}$

Passaggio 1.2.3.2

Semplifica il lato sinistro.

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Passaggio 1.2.3.2.1

Elimina il fattore comune di $6$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.3.2.1.1

Elimina il fattore comune.

$\frac{6 x}{6} = \frac{- 6}{6}$

Passaggio 1.2.3.2.1.2

Dividi $x$ per $1$ .

$x = \frac{- 6}{6}$

Passaggio 1.2.3.3

Semplifica il lato destro.

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Passaggio 1.2.3.3.1

Dividi $- 6$ per $6$ .

$x = - 1$

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.

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

Passaggio 4

Sostituisci qualsiasi numero dell'intervallo $(- \infty, - 1)$ nella derivata seconda e calcola per determinare la concavità.

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Passaggio 4.1

Sostituisci la variabile $x$ con $- 4$ nell'espressione.

$f'' (- 4) = 6 (- 4) + 6$

Passaggio 4.2

Semplifica il risultato.

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Passaggio 4.2.1

Moltiplica $6$ per $- 4$ .

$f'' (- 4) = - 24 + 6$

Passaggio 4.2.2

Somma $- 24$ e $6$ .

$f'' (- 4) = - 18$

Passaggio 4.2.3

La risposta finale è $- 18$ .

$- 18$

Passaggio 4.3

Il grafico è una funzione concava sull'intervallo $(- \infty, - 1)$ perché $f'' (- 4)$ è negativo.

Funzione concava su $(- \infty, - 1)$ poiché $f'' (x)$ è negativo

Passaggio 5

Sostituisci qualsiasi numero dell'intervallo $(- 1, \infty)$ nella derivata seconda e calcola per determinare la concavità.

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Passaggio 5.1

Sostituisci la variabile $x$ con $0$ nell'espressione.

$f'' (0) = 6 (0) + 6$

Passaggio 5.2

Semplifica il risultato.

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Passaggio 5.2.1

Moltiplica $6$ per $0$ .

$f'' (0) = 0 + 6$

Passaggio 5.2.2

Somma $0$ e $6$ .

$f'' (0) = 6$

Passaggio 5.2.3

La risposta finale è $6$ .

$6$

Passaggio 5.3

Il grafico è una funzione convessa sull'intervallo $(- 1, \infty)$ perché $f'' (0)$ è positivo.

Funzione convessa su $(- 1, \infty)$ poiché $f'' (x)$ è positivo

Passaggio 6

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

Funzione concava su $(- \infty, - 1)$ poiché $f'' (x)$ è negativo

Funzione convessa su $(- 1, \infty)$ poiché $f'' (x)$ è positivo

Passaggio 7