Cálculo Exemplos

$4 x^{3} - 16$

Etapa 1

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

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

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 $4 x^{3} - 16$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$ .

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

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

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

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 $n = 3$ .

$4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 16]$

Etapa 2.2.3

Multiplique $3$ por $4$ .

$12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 16]$

Etapa 2.3

Diferencie usando a regra da constante.

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Etapa 2.3.1

Como $- 16$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 16$ em relação a $x$ é $0$ .

$12 x^{2} + 0$

Etapa 2.3.2

Some $12 x^{2}$ e $0$ .

$12 x^{2}$

Etapa 3

Encontre a segunda derivada da função.

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Etapa 3.1

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

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

Etapa 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 $n = 2$ .

$f'' (x) = 12 (2 x)$

Etapa 3.3

Multiplique $2$ por $12$ .

$f'' (x) = 24 x$

Etapa 4

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

$12 x^{2} = 0$

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 $4 x^{3} - 16$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$ .

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

Etapa 5.1.2

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

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Etapa 5.1.2.1

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

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

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 $n = 3$ .

$4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 16]$

Etapa 5.1.2.3

Multiplique $3$ por $4$ .

$12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 16]$

Etapa 5.1.3

Diferencie usando a regra da constante.

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Etapa 5.1.3.1

Como $- 16$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 16$ em relação a $x$ é $0$ .

$12 x^{2} + 0$

Etapa 5.1.3.2

Some $12 x^{2}$ e $0$ .

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

Etapa 5.2

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

$12 x^{2}$

Etapa 6

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

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Etapa 6.1

Defina a primeira derivada como igual a $0$ .

$12 x^{2} = 0$

Etapa 6.2

Divida cada termo em $12 x^{2} = 0$ por $12$ e simplifique.

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Etapa 6.2.1

Divida cada termo em $12 x^{2} = 0$ por $12$ .

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{0}{12}$

Etapa 6.2.2

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 6.2.2.1

Cancele o fator comum de $12$ .

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Etapa 6.2.2.1.1

Cancele o fator comum.

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{0}{12}$

Etapa 6.2.2.1.2

Divida $x^{2}$ por $1$ .

$x^{2} = \frac{0}{12}$

Etapa 6.2.3

Simplifique o lado direito.

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Etapa 6.2.3.1

Divida $0$ por $12$ .

$x^{2} = 0$

Etapa 6.3

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

$x = \pm \sqrt{0}$

Etapa 6.4

Simplifique $\pm \sqrt{0}$ .

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Etapa 6.4.1

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

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

Etapa 6.4.2

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

$x = \pm 0$

Etapa 6.4.3

Mais ou menos $0$ é $0$ .

$x = 0$

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.

$x = 0$

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.

$24 (0)$

Etapa 10

Multiplique $24$ por $0$ .

$0$

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.

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

Etapa 11.2

Substitua qualquer número, como $- 2$ , do intervalo $(- \infty, 0)$ na primeira derivada $12 x^{2}$ 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.

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

Etapa 11.2.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 11.2.2.1

Eleve $- 2$ à potência de $2$ .

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

Etapa 11.2.2.2

Multiplique $12$ por $4$ .

$f' (- 2) = 48$

Etapa 11.2.2.3

A resposta final é $48$ .

$48$

Etapa 11.3

Substitua qualquer número, como $2$ , do intervalo $(0, \infty)$ na primeira derivada $12 x^{2}$ 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.

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

Etapa 11.3.2

Simplifique o resultado.

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Etapa 11.3.2.1

Eleve $2$ à potência de $2$ .

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

Etapa 11.3.2.2

Multiplique $12$ por $4$ .

$f' (2) = 48$

Etapa 11.3.2.3

A resposta final é $48$ .

$48$

Etapa 11.4

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 11.5

Nenhum máximo ou mínimo local encontrado para $f (x) = 4 x^{3} - 16$ .

Nenhum máximo ou mínimo local

Etapa 12