Calcolo Esempi

$f (x) = 5 x^{4} - 30 x^{2}$

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 $5 x^{4} - 30 x^{2}$ rispetto a $x$ è $\frac{d}{d x} [5 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}]$ .

$\frac{d}{d x} [5 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}]$

Passaggio 1.1.1.2

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

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.2.1

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

$5 \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}]$

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 $n = 4$ .

$5 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}]$

Passaggio 1.1.1.2.3

Moltiplica $4$ per $5$ .

$20 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 30 x^{2}]$

Passaggio 1.1.1.3

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

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1.3.1

Poiché $- 30$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $- 30 x^{2}$ rispetto a $x$ è $- 30 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$20 x^{3} - 30 \frac{d}{d x} [x^{2}]$

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 $n = 2$ .

$20 x^{3} - 30 (2 x)$

Passaggio 1.1.1.3.3

Moltiplica $2$ per $- 30$ .

$f' (x) = 20 x^{3} - 60 x$

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 $20 x^{3} - 60 x$ rispetto a $x$ è $\frac{d}{d x} [20 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 60 x]$ .

$\frac{d}{d x} [20 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 60 x]$

Passaggio 1.1.2.2

Calcola $\frac{d}{d x} [20 x^{3}]$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.2.1

Poiché $20$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $20 x^{3}$ rispetto a $x$ è $20 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$20 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 60 x]$

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 $n = 3$ .

$20 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 60 x]$

Passaggio 1.1.2.2.3

Moltiplica $3$ per $20$ .

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

Passaggio 1.1.2.3

Calcola $\frac{d}{d x} [- 60 x]$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.2.3.1

Poiché $- 60$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $- 60 x$ rispetto a $x$ è $- 60 \frac{d}{d x} [x]$ .

$60 x^{2} - 60 \frac{d}{d x} [x]$

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 $n = 1$ .

$60 x^{2} - 60 \cdot 1$

Passaggio 1.1.2.3.3

Moltiplica $- 60$ per $1$ .

$f'' (x) = 60 x^{2} - 60$

Passaggio 1.1.3

La derivata seconda di $f (x)$ rispetto a $x$ è $60 x^{2} - 60$ .

$60 x^{2} - 60$

Passaggio 1.2

Imposta la derivata seconda pari a $0$ , quindi risolvi l'equazione $60 x^{2} - 60 = 0$ .

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Passaggio 1.2.1

Imposta la derivata seconda uguale a $0$ .

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

Passaggio 1.2.2

Somma $60$ a entrambi i lati dell'equazione.

$60 x^{2} = 60$

Passaggio 1.2.3

Dividi per $60$ ciascun termine in $60 x^{2} = 60$ e semplifica.

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Passaggio 1.2.3.1

Dividi per $60$ ciascun termine in $60 x^{2} = 60$ .

$\frac{60 x^{2}}{60} = \frac{60}{60}$

Passaggio 1.2.3.2

Semplifica il lato sinistro.

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Passaggio 1.2.3.2.1

Elimina il fattore comune di $60$ .

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Passaggio 1.2.3.2.1.1

Elimina il fattore comune.

$\frac{60 x^{2}}{60} = \frac{60}{60}$

Passaggio 1.2.3.2.1.2

Dividi $x^{2}$ per $1$ .

$x^{2} = \frac{60}{60}$

Passaggio 1.2.3.3

Semplifica il lato destro.

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Passaggio 1.2.3.3.1

Dividi $60$ per $60$ .

$x^{2} = 1$

Passaggio 1.2.4

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

$x = \pm \sqrt{1}$

Passaggio 1.2.5

Qualsiasi radice di $1$ è $1$ .

$x = \pm 1$

Passaggio 1.2.6

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

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Passaggio 1.2.6.1

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

$x = 1$

Passaggio 1.2.6.2

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

$x = - 1$

Passaggio 1.2.6.3

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

$x = 1, - 1$

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.

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

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.

$f'' (- 4) = 60 {(- 4)}^{2} - 60$

Passaggio 4.2

Semplifica il risultato.

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Passaggio 4.2.1

Semplifica ciascun termine.

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Passaggio 4.2.1.1

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

$f'' (- 4) = 60 \cdot 16 - 60$

Passaggio 4.2.1.2

Moltiplica $60$ per $16$ .

$f'' (- 4) = 960 - 60$

Passaggio 4.2.2

Sottrai $60$ da $960$ .

$f'' (- 4) = 900$

Passaggio 4.2.3

La risposta finale è $900$ .

$900$

Passaggio 4.3

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

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

Passaggio 5

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

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Passaggio 5.1

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

$f'' (0) = 60 {(0)}^{2} - 60$

Passaggio 5.2

Semplifica il risultato.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 5.2.1

Semplifica ciascun termine.

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Passaggio 5.2.1.1

Elevando $0$ a qualsiasi potenza positiva si ottiene $0$ .

$f'' (0) = 60 \cdot 0 - 60$

Passaggio 5.2.1.2

Moltiplica $60$ per $0$ .

$f'' (0) = 0 - 60$

Passaggio 5.2.2

Sottrai $60$ da $0$ .

$f'' (0) = - 60$

Passaggio 5.2.3

La risposta finale è $- 60$ .

$- 60$

Passaggio 5.3

Il grafico è una funzione concava sull'intervallo $(- 1, 1)$ perché $f'' (0)$ è negativo.

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

Passaggio 6

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

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Passaggio 6.1

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

$f'' (4) = 60 {(4)}^{2} - 60$

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 $4$ alla potenza di $2$ .

$f'' (4) = 60 \cdot 16 - 60$

Passaggio 6.2.1.2

Moltiplica $60$ per $16$ .

$f'' (4) = 960 - 60$

Passaggio 6.2.2

Sottrai $60$ da $960$ .

$f'' (4) = 900$

Passaggio 6.2.3

La risposta finale è $900$ .

$900$

Passaggio 6.3

Il grafico è una funzione convessa sull'intervallo $(1, \infty)$ perché $f'' (4)$ è positivo.

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

Passaggio 7

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

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

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

Passaggio 8