Cálculo Exemplos

$x^{4} + 4 x^{3} - 9$

Etapa 1

Encontre a primeira derivada da função.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.1

Diferencie.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.1.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x^{4} + 4 x^{3} - 9$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9]$

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 $n = 4$ .

$4 x^{3} + \frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9]$

Etapa 1.2

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

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.2.1

Como $4$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $4 x^{3}$ em relação a $x$ é $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$4 x^{3} + 4 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9]$

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 $n = 3$ .

$4 x^{3} + 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 9]$

Etapa 1.2.3

Multiplique $3$ por $4$ .

$4 x^{3} + 12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 9]$

Etapa 1.3

Diferencie usando a regra da constante.

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Etapa 1.3.1

Como $- 9$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 9$ em relação a $x$ é $0$ .

$4 x^{3} + 12 x^{2} + 0$

Etapa 1.3.2

Some $4 x^{3} + 12 x^{2}$ e $0$ .

$4 x^{3} + 12 x^{2}$

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 $4 x^{3} + 12 x^{2}$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [12 x^{2}]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (12 x^{2})$

Etapa 2.2

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

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Etapa 2.2.1

Como $4$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $4 x^{3}$ em relação a $x$ é $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f'' (x) = 4 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (12 x^{2})$

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 $n = 3$ .

$f'' (x) = 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (12 x^{2})$

Etapa 2.2.3

Multiplique $3$ por $4$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} + \frac{d}{d x} (12 x^{2})$

Etapa 2.3

Avalie $\frac{d}{d x} [12 x^{2}]$ .

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Etapa 2.3.1

Como $12$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $12 x^{2}$ em relação a $x$ é $12 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} + 12 \frac{d}{d x} (x^{2})$

Etapa 2.3.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 2$ .

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

Etapa 2.3.3

Multiplique $2$ por $12$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} + 24 x$

Etapa 3

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

$4 x^{3} + 12 x^{2} = 0$

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 $x^{4} + 4 x^{3} - 9$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9]$

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 $n = 4$ .

$4 x^{3} + \frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9]$

Etapa 4.1.2

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

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Etapa 4.1.2.1

Como $4$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $4 x^{3}$ em relação a $x$ é $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$4 x^{3} + 4 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9]$

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 $n = 3$ .

$4 x^{3} + 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 9]$

Etapa 4.1.2.3

Multiplique $3$ por $4$ .

$4 x^{3} + 12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 9]$

Etapa 4.1.3

Diferencie usando a regra da constante.

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Etapa 4.1.3.1

Como $- 9$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 9$ em relação a $x$ é $0$ .

$4 x^{3} + 12 x^{2} + 0$

Etapa 4.1.3.2

Some $4 x^{3} + 12 x^{2}$ e $0$ .

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

Etapa 4.2

A primeira derivada de $f (x)$ com relação a $x$ é $4 x^{3} + 12 x^{2}$ .

$4 x^{3} + 12 x^{2}$

Etapa 5

Defina a primeira derivada como igual a $0$ e resolva a equação $4 x^{3} + 12 x^{2} = 0$ .

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Etapa 5.1

Defina a primeira derivada como igual a $0$ .

$4 x^{3} + 12 x^{2} = 0$

Etapa 5.2

Fatore $4 x^{2}$ de $4 x^{3} + 12 x^{2}$ .

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Etapa 5.2.1

Fatore $4 x^{2}$ de $4 x^{3}$ .

$4 x^{2} (x) + 12 x^{2} = 0$

Etapa 5.2.2

Fatore $4 x^{2}$ de $12 x^{2}$ .

$4 x^{2} (x) + 4 x^{2} (3) = 0$

Etapa 5.2.3

Fatore $4 x^{2}$ de $4 x^{2} (x) + 4 x^{2} (3)$ .

$4 x^{2} (x + 3) = 0$

Etapa 5.3

Se qualquer fator individual no lado esquerdo da equação for igual a $0$ , toda a expressão será igual a $0$ .

$x^{2} = 0$

$x + 3 = 0$

Etapa 5.4

Defina $x^{2}$ como igual a $0$ e resolva para $x$ .

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Etapa 5.4.1

Defina $x^{2}$ como igual a $0$ .

$x^{2} = 0$

Etapa 5.4.2

Resolva $x^{2} = 0$ para $x$ .

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Etapa 5.4.2.1

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

$x = \pm \sqrt{0}$

Etapa 5.4.2.2

Simplifique $\pm \sqrt{0}$ .

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Etapa 5.4.2.2.1

Reescreva $0$ como $0^{2}$ .

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

Etapa 5.4.2.2.2

Elimine os termos abaixo do radical, presumindo que sejam números reais positivos.

$x = \pm 0$

Etapa 5.4.2.2.3

Mais ou menos $0$ é $0$ .

$x = 0$

Etapa 5.5

Defina $x + 3$ como igual a $0$ e resolva para $x$ .

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Etapa 5.5.1

Defina $x + 3$ como igual a $0$ .

$x + 3 = 0$

Etapa 5.5.2

Subtraia $3$ dos dois lados da equação.

$x = - 3$

Etapa 5.6

A solução final são todos os valores que tornam $4 x^{2} (x + 3) = 0$ verdadeiro.

$x = 0, - 3$

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.

$x = 0, - 3$

Etapa 8

Avalie a segunda derivada em $x = 0$ . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.

$12 {(0)}^{2} + 24 (0)$

Etapa 9

Avalie a segunda derivada.

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Etapa 9.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 9.1.1

Elevar $0$ a qualquer potência positiva produz $0$ .

$12 \cdot 0 + 24 (0)$

Etapa 9.1.2

Multiplique $12$ por $0$ .

$0 + 24 (0)$

Etapa 9.1.3

Multiplique $24$ por $0$ .

$0 + 0$

Etapa 9.2

Some $0$ e $0$ .

$0$

Etapa 10

Como há pelo menos um ponto com $0$ ou segunda derivada indefinida, aplique o teste da primeira derivada.

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Etapa 10.1

Divida $(- \infty, \infty)$ em intervalos separados em torno dos valores de $x$ que tornam a primeira derivada $0$ ou indefinida.

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

Etapa 10.2

Substitua qualquer número, como $- 6$ , do intervalo $(- \infty, - 3)$ na primeira derivada $4 x^{3} + 12 x^{2}$ para verificar se o resultado é negativo ou positivo.

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Etapa 10.2.1

Substitua a variável $x$ por $- 6$ na expressão.

$f' (- 6) = 4 {(- 6)}^{3} + 12 {(- 6)}^{2}$

Etapa 10.2.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 10.2.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 10.2.2.1.1

Eleve $- 6$ à potência de $3$ .

$f' (- 6) = 4 \cdot - 216 + 12 {(- 6)}^{2}$

Etapa 10.2.2.1.2

Multiplique $4$ por $- 216$ .

$f' (- 6) = - 864 + 12 {(- 6)}^{2}$

Etapa 10.2.2.1.3

Eleve $- 6$ à potência de $2$ .

$f' (- 6) = - 864 + 12 \cdot 36$

Etapa 10.2.2.1.4

Multiplique $12$ por $36$ .

$f' (- 6) = - 864 + 432$

Etapa 10.2.2.2

Some $- 864$ e $432$ .

$f' (- 6) = - 432$

Etapa 10.2.2.3

A resposta final é $- 432$ .

$- 432$

Etapa 10.3

Substitua qualquer número, como $- 2$ , do intervalo $(- 3, 0)$ na primeira derivada $4 x^{3} + 12 x^{2}$ para verificar se o resultado é negativo ou positivo.

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Etapa 10.3.1

Substitua a variável $x$ por $- 2$ na expressão.

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

Etapa 10.3.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 10.3.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 10.3.2.1.1

Eleve $- 2$ à potência de $3$ .

$f' (- 2) = 4 \cdot - 8 + 12 {(- 2)}^{2}$

Etapa 10.3.2.1.2

Multiplique $4$ por $- 8$ .

$f' (- 2) = - 32 + 12 {(- 2)}^{2}$

Etapa 10.3.2.1.3

Eleve $- 2$ à potência de $2$ .

$f' (- 2) = - 32 + 12 \cdot 4$

Etapa 10.3.2.1.4

Multiplique $12$ por $4$ .

$f' (- 2) = - 32 + 48$

Etapa 10.3.2.2

Some $- 32$ e $48$ .

$f' (- 2) = 16$

Etapa 10.3.2.3

A resposta final é $16$ .

$16$

Etapa 10.4

Substitua qualquer número, como $2$ , do intervalo $(0, \infty)$ na primeira derivada $4 x^{3} + 12 x^{2}$ para verificar se o resultado é negativo ou positivo.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 10.4.1

Substitua a variável $x$ por $2$ na expressão.

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

Etapa 10.4.2

Simplifique o resultado.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 10.4.2.1

Simplifique cada termo.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 10.4.2.1.1

Eleve $2$ à potência de $3$ .

$f' (2) = 4 \cdot 8 + 12 {(2)}^{2}$

Etapa 10.4.2.1.2

Multiplique $4$ por $8$ .

$f' (2) = 32 + 12 {(2)}^{2}$

Etapa 10.4.2.1.3

Eleve $2$ à potência de $2$ .

$f' (2) = 32 + 12 \cdot 4$

Etapa 10.4.2.1.4

Multiplique $12$ por $4$ .

$f' (2) = 32 + 48$

Etapa 10.4.2.2

Some $32$ e $48$ .

$f' (2) = 80$

Etapa 10.4.2.3

A resposta final é $80$ .

$80$

Etapa 10.5

Como a primeira derivada mudou os sinais de negativo para positivo em torno de $x = - 3$ , então $x = - 3$ é um mínimo local.

$x = - 3$ é um mínimo local

Etapa 10.6

Como a primeira derivada não mudou os sinais em torno de $x = 0$ , este não é um máximo local nem um mínimo local.

Não é um máximo nem um mínimo local

Etapa 10.7

Esses são os extremos locais para $f (x) = x^{4} + 4 x^{3} - 9$ .

$x = - 3$ é um mínimo local

Etapa 11