Cálculo Exemplos

$3 x^{4} - 16 x^{3} + 2016$

Etapa 1

Escreva $3 x^{4} - 16 x^{3} + 2016$ como uma função.

$f (x) = 3 x^{4} - 16 x^{3} + 2016$

Etapa 2

Encontre a primeira derivada da função.

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Etapa 2.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $3 x^{4} - 16 x^{3} + 2016$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$ .

$\frac{d}{d x} [3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 2.2

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

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Etapa 2.2.1

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

$3 \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

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 $n = 4$ .

$3 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 2.2.3

Multiplique $4$ por $3$ .

$12 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 2.3

Avalie $\frac{d}{d x} [- 16 x^{3}]$ .

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Etapa 2.3.1

Como $- 16$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 16 x^{3}$ em relação a $x$ é $- 16 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$12 x^{3} - 16 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

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 $n = 3$ .

$12 x^{3} - 16 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 2.3.3

Multiplique $3$ por $- 16$ .

$12 x^{3} - 48 x^{2} + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 2.4

Diferencie usando a regra da constante.

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Etapa 2.4.1

Como $2016$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $2016$ em relação a $x$ é $0$ .

$12 x^{3} - 48 x^{2} + 0$

Etapa 2.4.2

Some $12 x^{3} - 48 x^{2}$ e $0$ .

$12 x^{3} - 48 x^{2}$

Etapa 3

Encontre a segunda derivada da função.

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Etapa 3.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $12 x^{3} - 48 x^{2}$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [12 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 48 x^{2}]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (12 x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 48 x^{2})$

Etapa 3.2

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

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Etapa 3.2.1

Como $12$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $12 x^{3}$ em relação a $x$ é $12 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f'' (x) = 12 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 48 x^{2})$

Etapa 3.2.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 3$ .

$f'' (x) = 12 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 48 x^{2})$

Etapa 3.2.3

Multiplique $3$ por $12$ .

$f'' (x) = 36 x^{2} + \frac{d}{d x} (- 48 x^{2})$

Etapa 3.3

Avalie $\frac{d}{d x} [- 48 x^{2}]$ .

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Etapa 3.3.1

Como $- 48$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 48 x^{2}$ em relação a $x$ é $- 48 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 36 x^{2} - 48 \frac{d}{d x} x^{2}$

Etapa 3.3.2

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

$f'' (x) = 36 x^{2} - 48 (2 x)$

Etapa 3.3.3

Multiplique $2$ por $- 48$ .

$f'' (x) = 36 x^{2} - 96 x$

Etapa 4

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

$12 x^{3} - 48 x^{2} = 0$

Etapa 5

Encontre a primeira derivada.

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Etapa 5.1

Encontre a primeira derivada.

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Etapa 5.1.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $3 x^{4} - 16 x^{3} + 2016$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$ .

$\frac{d}{d x} [3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 5.1.2

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

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Etapa 5.1.2.1

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

$3 \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 5.1.2.2

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

$3 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 5.1.2.3

Multiplique $4$ por $3$ .

$12 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 16 x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 5.1.3

Avalie $\frac{d}{d x} [- 16 x^{3}]$ .

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Etapa 5.1.3.1

Como $- 16$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 16 x^{3}$ em relação a $x$ é $- 16 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$12 x^{3} - 16 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 5.1.3.2

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 3$ .

$12 x^{3} - 16 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 5.1.3.3

Multiplique $3$ por $- 16$ .

$12 x^{3} - 48 x^{2} + \frac{d}{d x} [2016]$

Etapa 5.1.4

Diferencie usando a regra da constante.

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Etapa 5.1.4.1

Como $2016$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $2016$ em relação a $x$ é $0$ .

$12 x^{3} - 48 x^{2} + 0$

Etapa 5.1.4.2

Some $12 x^{3} - 48 x^{2}$ e $0$ .

$f' (x) = 12 x^{3} - 48 x^{2}$

Etapa 5.2

A primeira derivada de $f (x)$ com relação a $x$ é $12 x^{3} - 48 x^{2}$ .

$12 x^{3} - 48 x^{2}$

Etapa 6

Defina a primeira derivada como igual a $0$ e resolva a equação $12 x^{3} - 48 x^{2} = 0$ .

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Etapa 6.1

Defina a primeira derivada como igual a $0$ .

$12 x^{3} - 48 x^{2} = 0$

Etapa 6.2

Fatore $12 x^{2}$ de $12 x^{3} - 48 x^{2}$ .

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Etapa 6.2.1

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

$12 x^{2} (x) - 48 x^{2} = 0$

Etapa 6.2.2

Fatore $12 x^{2}$ de $- 48 x^{2}$ .

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

Etapa 6.2.3

Fatore $12 x^{2}$ de $12 x^{2} (x) + 12 x^{2} (- 4)$ .

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

Etapa 6.3

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

$x^{2} = 0$

$x - 4 = 0$

Etapa 6.4

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

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Etapa 6.4.1

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

$x^{2} = 0$

Etapa 6.4.2

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

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Etapa 6.4.2.1

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

$x = \pm \sqrt{0}$

Etapa 6.4.2.2

Simplifique $\pm \sqrt{0}$ .

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Etapa 6.4.2.2.1

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

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

Etapa 6.4.2.2.2

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

$x = \pm 0$

Etapa 6.4.2.2.3

Mais ou menos $0$ é $0$ .

$x = 0$

Etapa 6.5

Defina $x - 4$ como igual a $0$ e resolva para $x$ .

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Etapa 6.5.1

Defina $x - 4$ como igual a $0$ .

$x - 4 = 0$

Etapa 6.5.2

Some $4$ aos dois lados da equação.

$x = 4$

Etapa 6.6

A solução final são todos os valores que tornam $12 x^{2} (x - 4) = 0$ verdadeiro.

$x = 0, 4$

Etapa 7

Encontre os valores em que a derivada é indefinida.

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Etapa 7.1

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 8

Pontos críticos para avaliar.

$x = 0, 4$

Etapa 9

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.

$36 {(0)}^{2} - 96 \cdot 0$

Etapa 10

Avalie a segunda derivada.

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Etapa 10.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 10.1.1

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

$36 \cdot 0 - 96 \cdot 0$

Etapa 10.1.2

Multiplique $36$ por $0$ .

$0 - 96 \cdot 0$

Etapa 10.1.3

Multiplique $- 96$ por $0$ .

$0 + 0$

Etapa 10.2

Some $0$ e $0$ .

$0$

Etapa 11

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

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Etapa 11.1

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

$(- \infty, 0) \cup (0, 4) \cup (4, \infty)$

Etapa 11.2

Substitua qualquer número, como $- 2$ , do intervalo $(- \infty, 0)$ na primeira derivada $12 x^{3} - 48 x^{2}$ para verificar se o resultado é negativo ou positivo.

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Etapa 11.2.1

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

$f' (- 2) = 12 {(- 2)}^{3} - 48 {(- 2)}^{2}$

Etapa 11.2.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 11.2.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 11.2.2.1.1

Eleve $- 2$ à potência de $3$ .

$f' (- 2) = 12 \cdot - 8 - 48 {(- 2)}^{2}$

Etapa 11.2.2.1.2

Multiplique $12$ por $- 8$ .

$f' (- 2) = - 96 - 48 {(- 2)}^{2}$

Etapa 11.2.2.1.3

Eleve $- 2$ à potência de $2$ .

$f' (- 2) = - 96 - 48 \cdot 4$

Etapa 11.2.2.1.4

Multiplique $- 48$ por $4$ .

$f' (- 2) = - 96 - 192$

Etapa 11.2.2.2

Subtraia $192$ de $- 96$ .

$f' (- 2) = - 288$

Etapa 11.2.2.3

A resposta final é $- 288$ .

$- 288$

Etapa 11.3

Substitua qualquer número, como $2$ , do intervalo $(0, 4)$ na primeira derivada $12 x^{3} - 48 x^{2}$ para verificar se o resultado é negativo ou positivo.

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Etapa 11.3.1

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

$f' (2) = 12 {(2)}^{3} - 48 {(2)}^{2}$

Etapa 11.3.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 11.3.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 11.3.2.1.1

Eleve $2$ à potência de $3$ .

$f' (2) = 12 \cdot 8 - 48 {(2)}^{2}$

Etapa 11.3.2.1.2

Multiplique $12$ por $8$ .

$f' (2) = 96 - 48 {(2)}^{2}$

Etapa 11.3.2.1.3

Eleve $2$ à potência de $2$ .

$f' (2) = 96 - 48 \cdot 4$

Etapa 11.3.2.1.4

Multiplique $- 48$ por $4$ .

$f' (2) = 96 - 192$

Etapa 11.3.2.2

Subtraia $192$ de $96$ .

$f' (2) = - 96$

Etapa 11.3.2.3

A resposta final é $- 96$ .

$- 96$

Etapa 11.4

Substitua qualquer número, como $6$ , do intervalo $(4, \infty)$ na primeira derivada $12 x^{3} - 48 x^{2}$ para verificar se o resultado é negativo ou positivo.

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Etapa 11.4.1

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

$f' (6) = 12 {(6)}^{3} - 48 {(6)}^{2}$

Etapa 11.4.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 11.4.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 11.4.2.1.1

Eleve $6$ à potência de $3$ .

$f' (6) = 12 \cdot 216 - 48 {(6)}^{2}$

Etapa 11.4.2.1.2

Multiplique $12$ por $216$ .

$f' (6) = 2592 - 48 {(6)}^{2}$

Etapa 11.4.2.1.3

Eleve $6$ à potência de $2$ .

$f' (6) = 2592 - 48 \cdot 36$

Etapa 11.4.2.1.4

Multiplique $- 48$ por $36$ .

$f' (6) = 2592 - 1728$

Etapa 11.4.2.2

Subtraia $1728$ de $2592$ .

$f' (6) = 864$

Etapa 11.4.2.3

A resposta final é $864$ .

$864$

Etapa 11.5

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 11.6

Como a primeira derivada mudou os sinais de negativo para positivo em torno de $x = 4$ , então $x = 4$ é um mínimo local.

$x = 4$ é um mínimo local

Etapa 12