Cálculo Exemplos

$f (x) = x^{5} - 5 x$

Etapa 1

Encontre a primeira derivada da função.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.1

Diferencie.

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Etapa 1.1.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x^{5} - 5 x$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 5 x]$ .

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

Etapa 1.1.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 5$ .

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

Etapa 1.2

Avalie $\frac{d}{d x} [- 5 x]$ .

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Etapa 1.2.1

Como $- 5$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 5 x$ em relação a $x$ é $- 5 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Etapa 1.2.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$5 x^{4} - 5 \cdot 1$

Etapa 1.2.3

Multiplique $- 5$ por $1$ .

$5 x^{4} - 5$

Etapa 2

Encontre a segunda derivada da função.

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Etapa 2.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $5 x^{4} - 5$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [5 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 5]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (5 x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 5)$

Etapa 2.2

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

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Etapa 2.2.1

Como $5$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $5 x^{4}$ em relação a $x$ é $5 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$f'' (x) = 5 \frac{d}{d x} (x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 5)$

Etapa 2.2.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 4$ .

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

Etapa 2.2.3

Multiplique $4$ por $5$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} + \frac{d}{d x} (- 5)$

Etapa 2.3

Diferencie usando a regra da constante.

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Etapa 2.3.1

Como $- 5$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 5$ em relação a $x$ é $0$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} + 0$

Etapa 2.3.2

Some $20 x^{3}$ e $0$ .

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

Etapa 3

Para encontrar os valores máximo local e mínimo local da função, defina a derivada como igual a $0$ e resolva.

$5 x^{4} - 5 = 0$

Etapa 4

Encontre a primeira derivada.

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Etapa 4.1

Encontre a primeira derivada.

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Etapa 4.1.1

Diferencie.

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Etapa 4.1.1.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x^{5} - 5 x$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 5 x]$ .

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

Etapa 4.1.1.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 5$ .

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

Etapa 4.1.2

Avalie $\frac{d}{d x} [- 5 x]$ .

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Etapa 4.1.2.1

Como $- 5$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 5 x$ em relação a $x$ é $- 5 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Etapa 4.1.2.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$5 x^{4} - 5 \cdot 1$

Etapa 4.1.2.3

Multiplique $- 5$ por $1$ .

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

Etapa 4.2

A primeira derivada de $f (x)$ com relação a $x$ é $5 x^{4} - 5$ .

$5 x^{4} - 5$

Etapa 5

Defina a primeira derivada como igual a $0$ e resolva a equação $5 x^{4} - 5 = 0$ .

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Etapa 5.1

Defina a primeira derivada como igual a $0$ .

$5 x^{4} - 5 = 0$

Etapa 5.2

Some $5$ aos dois lados da equação.

$5 x^{4} = 5$

Etapa 5.3

Divida cada termo em $5 x^{4} = 5$ por $5$ e simplifique.

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Etapa 5.3.1

Divida cada termo em $5 x^{4} = 5$ por $5$ .

$\frac{5 x^{4}}{5} = \frac{5}{5}$

Etapa 5.3.2

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 5.3.2.1

Cancele o fator comum de $5$ .

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Etapa 5.3.2.1.1

Cancele o fator comum.

$\frac{5 x^{4}}{5} = \frac{5}{5}$

Etapa 5.3.2.1.2

Divida $x^{4}$ por $1$ .

$x^{4} = \frac{5}{5}$

Etapa 5.3.3

Simplifique o lado direito.

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Etapa 5.3.3.1

Divida $5$ por $5$ .

$x^{4} = 1$

Etapa 5.4

Pegue a raiz especificada de ambos os lados da equação para eliminar o expoente no lado esquerdo.

$x = \pm \sqrt[4]{1}$

Etapa 5.5

Qualquer raiz de $1$ é $1$ .

$x = \pm 1$

Etapa 5.6

A solução completa é resultado das partes positiva e negativa da solução.

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Etapa 5.6.1

Primeiro, use o valor positivo de $\pm$ para encontrar a primeira solução.

$x = 1$

Etapa 5.6.2

Depois, use o valor negativo de $\pm$ para encontrar a segunda solução.

$x = - 1$

Etapa 5.6.3

A solução completa é resultado das partes positiva e negativa da solução.

$x = 1, - 1$

Etapa 6

Encontre os valores em que a derivada é indefinida.

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Etapa 6.1

O domínio da expressão consiste em todos os números reais, exceto quando a expressão é indefinida. Nesse caso, não existe um número real que torne a expressão indefinida.

Etapa 7

Pontos críticos para avaliar.

$x = 1, - 1$

Etapa 8

Avalie a segunda derivada em $x = 1$ . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.

$20 {(1)}^{3}$

Etapa 9

Avalie a segunda derivada.

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Etapa 9.1

Um elevado a qualquer potência é um.

$20 \cdot 1$

Etapa 9.2

Multiplique $20$ por $1$ .

$20$

Etapa 10

$x = 1$ é um mínimo local, porque o valor da segunda derivada é positivo. Isso é conhecido como teste da segunda derivada.

$x = 1$ é um mínimo local

Etapa 11

Encontre o valor y quando $x = 1$ .

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Etapa 11.1

Substitua a variável $x$ por $1$ na expressão.

$f (1) = {(1)}^{5} - 5 \cdot 1$

Etapa 11.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 11.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 11.2.1.1

Um elevado a qualquer potência é um.

$f (1) = 1 - 5 \cdot 1$

Etapa 11.2.1.2

Multiplique $- 5$ por $1$ .

$f (1) = 1 - 5$

Etapa 11.2.2

Subtraia $5$ de $1$ .

$f (1) = - 4$

Etapa 11.2.3

A resposta final é $- 4$ .

$y = - 4$

Etapa 12

Avalie a segunda derivada em $x = - 1$ . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.

$20 {(- 1)}^{3}$

Etapa 13

Avalie a segunda derivada.

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Etapa 13.1

Eleve $- 1$ à potência de $3$ .

$20 \cdot - 1$

Etapa 13.2

Multiplique $20$ por $- 1$ .

$- 20$

Etapa 14

$x = - 1$ é um máximo local, porque o valor da segunda derivada é negativo. Isso é conhecido como teste da segunda derivada.

$x = - 1$ é um máximo local

Etapa 15

Encontre o valor y quando $x = - 1$ .

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Etapa 15.1

Substitua a variável $x$ por $- 1$ na expressão.

$f (- 1) = {(- 1)}^{5} - 5 \cdot - 1$

Etapa 15.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 15.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 15.2.1.1

Eleve $- 1$ à potência de $5$ .

$f (- 1) = - 1 - 5 \cdot - 1$

Etapa 15.2.1.2

Multiplique $- 5$ por $- 1$ .

$f (- 1) = - 1 + 5$

Etapa 15.2.2

Some $- 1$ e $5$ .

$f (- 1) = 4$

Etapa 15.2.3

A resposta final é $4$ .

$y = 4$

Etapa 16

Esses são os extremos locais para $f (x) = x^{5} - 5 x$ .

$(1, - 4)$ é um mínimo local

$(- 1, 4)$ é um máximo local

Etapa 17