Cálculo Exemplos

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

Etapa 1

Encontre a primeira derivada da função.

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Etapa 1.1

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

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

Etapa 1.2

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

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Etapa 1.2.1

Como $2$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $2 x^{3}$ em relação a $x$ é $2 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

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

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 $n = 3$ .

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

Etapa 1.2.3

Multiplique $3$ por $2$ .

$6 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 12 x]$

Etapa 1.3

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

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Etapa 1.3.1

Como $- 3$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 3 x^{2}$ em relação a $x$ é $- 3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$6 x^{2} - 3 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 12 x]$

Etapa 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 $n = 2$ .

$6 x^{2} - 3 (2 x) + \frac{d}{d x} [- 12 x]$

Etapa 1.3.3

Multiplique $2$ por $- 3$ .

$6 x^{2} - 6 x + \frac{d}{d x} [- 12 x]$

Etapa 1.4

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

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Etapa 1.4.1

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

$6 x^{2} - 6 x - 12 \frac{d}{d x} [x]$

Etapa 1.4.2

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

$6 x^{2} - 6 x - 12 \cdot 1$

Etapa 1.4.3

Multiplique $- 12$ por $1$ .

$6 x^{2} - 6 x - 12$

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 $6 x^{2} - 6 x - 12$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [6 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 6 x] + \frac{d}{d x} [- 12]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (6 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 6 x) + \frac{d}{d x} (- 12)$

Etapa 2.2

Avalie $\frac{d}{d x} [6 x^{2}]$ .

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Etapa 2.2.1

Como $6$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $6 x^{2}$ em relação a $x$ é $6 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 6 \frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 6 x) + \frac{d}{d x} (- 12)$

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 $n = 2$ .

$f'' (x) = 6 (2 x) + \frac{d}{d x} (- 6 x) + \frac{d}{d x} (- 12)$

Etapa 2.2.3

Multiplique $2$ por $6$ .

$f'' (x) = 12 x + \frac{d}{d x} (- 6 x) + \frac{d}{d x} (- 12)$

Etapa 2.3

Avalie $\frac{d}{d x} [- 6 x]$ .

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Etapa 2.3.1

Como $- 6$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 6 x$ em relação a $x$ é $- 6 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f'' (x) = 12 x - 6 \frac{d}{d x} x + \frac{d}{d x} (- 12)$

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 $n = 1$ .

$f'' (x) = 12 x - 6 \cdot 1 + \frac{d}{d x} (- 12)$

Etapa 2.3.3

Multiplique $- 6$ por $1$ .

$f'' (x) = 12 x - 6 + \frac{d}{d x} (- 12)$

Etapa 2.4

Diferencie usando a regra da constante.

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Etapa 2.4.1

Como $- 12$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 12$ em relação a $x$ é $0$ .

$f'' (x) = 12 x - 6 + 0$

Etapa 2.4.2

Some $12 x - 6$ e $0$ .

$f'' (x) = 12 x - 6$

Etapa 3

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

$6 x^{2} - 6 x - 12 = 0$

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

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

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

Etapa 4.1.2

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

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Etapa 4.1.2.1

Como $2$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $2 x^{3}$ em relação a $x$ é $2 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

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

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 $n = 3$ .

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

Etapa 4.1.2.3

Multiplique $3$ por $2$ .

$f' (x) = 6 x^{2} + \frac{d}{d x} (- 3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 12 x)$

Etapa 4.1.3

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

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Etapa 4.1.3.1

Como $- 3$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 3 x^{2}$ em relação a $x$ é $- 3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f' (x) = 6 x^{2} - 3 \frac{d}{d x} x^{2} + \frac{d}{d x} (- 12 x)$

Etapa 4.1.3.2

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

$f' (x) = 6 x^{2} - 3 (2 x) + \frac{d}{d x} (- 12 x)$

Etapa 4.1.3.3

Multiplique $2$ por $- 3$ .

$f' (x) = 6 x^{2} - 6 x + \frac{d}{d x} (- 12 x)$

Etapa 4.1.4

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

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Etapa 4.1.4.1

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

$f' (x) = 6 x^{2} - 6 x - 12 \frac{d}{d x} x$

Etapa 4.1.4.2

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

$f' (x) = 6 x^{2} - 6 x - 12 \cdot 1$

Etapa 4.1.4.3

Multiplique $- 12$ por $1$ .

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

Etapa 4.2

A primeira derivada de $f (x)$ com relação a $x$ é $6 x^{2} - 6 x - 12$ .

$6 x^{2} - 6 x - 12$

Etapa 5

Defina a primeira derivada como igual a $0$ e resolva a equação $6 x^{2} - 6 x - 12 = 0$ .

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Etapa 5.1

Defina a primeira derivada como igual a $0$ .

$6 x^{2} - 6 x - 12 = 0$

Etapa 5.2

Fatore o lado esquerdo da equação.

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Etapa 5.2.1

Fatore $6$ de $6 x^{2} - 6 x - 12$ .

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Etapa 5.2.1.1

Fatore $6$ de $6 x^{2}$ .

$6 (x^{2}) - 6 x - 12 = 0$

Etapa 5.2.1.2

Fatore $6$ de $- 6 x$ .

$6 (x^{2}) + 6 (- x) - 12 = 0$

Etapa 5.2.1.3

Fatore $6$ de $- 12$ .

$6 (x^{2}) + 6 (- x) + 6 (- 2) = 0$

Etapa 5.2.1.4

Fatore $6$ de $6 (x^{2}) + 6 (- x)$ .

$6 (x^{2} - x) + 6 (- 2) = 0$

Etapa 5.2.1.5

Fatore $6$ de $6 (x^{2} - x) + 6 (- 2)$ .

$6 (x^{2} - x - 2) = 0$

Etapa 5.2.2

Fatore.

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Etapa 5.2.2.1

Fatore $x^{2} - x - 2$ usando o método AC.

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Etapa 5.2.2.1.1

Considere a forma $x^{2} + b x + c$ . Encontre um par de números inteiros cujo produto é $c$ e cuja soma é $b$ . Neste caso, cujo produto é $- 2$ e cuja soma é $- 1$ .

$- 2, 1$

Etapa 5.2.2.1.2

Escreva a forma fatorada usando estes números inteiros.

$6 ((x - 2) (x + 1)) = 0$

Etapa 5.2.2.2

Remova os parênteses desnecessários.

$6 (x - 2) (x + 1) = 0$

Etapa 5.3

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

$x - 2 = 0$

$x + 1 = 0$

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

Some $2$ aos dois lados da equação.

$x = 2$

Etapa 5.5

Defina $x + 1$ como igual a $0$ e resolva para $x$ .

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Etapa 5.5.1

Defina $x + 1$ como igual a $0$ .

$x + 1 = 0$

Etapa 5.5.2

Subtraia $1$ dos dois lados da equação.

$x = - 1$

Etapa 5.6

A solução final são todos os valores que tornam $6 (x - 2) (x + 1) = 0$ verdadeiro.

$x = 2, - 1$

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.

$x = 2, - 1$

Etapa 8

Avalie a segunda derivada em $x = 2$ . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.

$12 (2) - 6$

Etapa 9

Avalie a segunda derivada.

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Etapa 9.1

Multiplique $12$ por $2$ .

$24 - 6$

Etapa 9.2

Subtraia $6$ de $24$ .

$18$

Etapa 10

$x = 2$ é um mínimo local, porque o valor da segunda derivada é positivo. Isso é conhecido como teste da segunda derivada.

$x = 2$ é um mínimo local

Etapa 11

Encontre o valor y quando $x = 2$ .

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Etapa 11.1

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

$f (2) = 2 {(2)}^{3} - 3 {(2)}^{2} - 12 \cdot 2$

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

Multiplique $2$ por ${(2)}^{3}$ somando os expoentes.

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Etapa 11.2.1.1.1

Multiplique $2$ por ${(2)}^{3}$ .

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Etapa 11.2.1.1.1.1

Eleve $2$ à potência de $1$ .

$f (2) = 2 {(2)}^{3} - 3 {(2)}^{2} - 12 \cdot 2$

Etapa 11.2.1.1.1.2

Use a regra da multiplicação de potências $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar expoentes.

$f (2) = 2^{1 + 3} - 3 {(2)}^{2} - 12 \cdot 2$

Etapa 11.2.1.1.2

Some $1$ e $3$ .

$f (2) = 2^{4} - 3 {(2)}^{2} - 12 \cdot 2$

Etapa 11.2.1.2

Eleve $2$ à potência de $4$ .

$f (2) = 16 - 3 {(2)}^{2} - 12 \cdot 2$

Etapa 11.2.1.3

Eleve $2$ à potência de $2$ .

$f (2) = 16 - 3 \cdot 4 - 12 \cdot 2$

Etapa 11.2.1.4

Multiplique $- 3$ por $4$ .

$f (2) = 16 - 12 - 12 \cdot 2$

Etapa 11.2.1.5

Multiplique $- 12$ por $2$ .

$f (2) = 16 - 12 - 24$

Etapa 11.2.2

Simplifique subtraindo os números.

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Etapa 11.2.2.1

Subtraia $12$ de $16$ .

$f (2) = 4 - 24$

Etapa 11.2.2.2

Subtraia $24$ de $4$ .

$f (2) = - 20$

Etapa 11.2.3

A resposta final é $- 20$ .

$y = - 20$

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.

$12 (- 1) - 6$

Etapa 13

Avalie a segunda derivada.

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Etapa 13.1

Multiplique $12$ por $- 1$ .

$- 12 - 6$

Etapa 13.2

Subtraia $6$ de $- 12$ .

$- 18$

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.

$f (- 1) = 2 {(- 1)}^{3} - 3 {(- 1)}^{2} - 12 \cdot - 1$

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 $3$ .

$f (- 1) = 2 \cdot - 1 - 3 {(- 1)}^{2} - 12 \cdot - 1$

Etapa 15.2.1.2

Multiplique $2$ por $- 1$ .

$f (- 1) = - 2 - 3 {(- 1)}^{2} - 12 \cdot - 1$

Etapa 15.2.1.3

Eleve $- 1$ à potência de $2$ .

$f (- 1) = - 2 - 3 \cdot 1 - 12 \cdot - 1$

Etapa 15.2.1.4

Multiplique $- 3$ por $1$ .

$f (- 1) = - 2 - 3 - 12 \cdot - 1$

Etapa 15.2.1.5

Multiplique $- 12$ por $- 1$ .

$f (- 1) = - 2 - 3 + 12$

Etapa 15.2.2

Simplifique somando e subtraindo.

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Etapa 15.2.2.1

Subtraia $3$ de $- 2$ .

$f (- 1) = - 5 + 12$

Etapa 15.2.2.2

Some $- 5$ e $12$ .

$f (- 1) = 7$

Etapa 15.2.3

A resposta final é $7$ .

$y = 7$

Etapa 16

Esses são os extremos locais para $f (x) = 2 x^{3} - 3 x^{2} - 12 x$ .

$(2, - 20)$ é um mínimo local

$(- 1, 7)$ é um máximo local

Etapa 17