Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Продифференцируем.
Этап 1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.1.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2
Найдем значение .
Этап 1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.3
Умножим на .
Этап 1.3
Найдем значение .
Этап 1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.3
Умножим на .
Этап 1.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.4.2
Добавим и .
Этап 2
Этап 2.1
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 2.2
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 2.3
Упростим.
Этап 2.3.1
Упростим числитель.
Этап 2.3.1.1
Возведем в степень .
Этап 2.3.1.2
Умножим .
Этап 2.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 2.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 2.3.1.3
Добавим и .
Этап 2.3.1.4
Перепишем в виде .
Этап 2.3.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 2.3.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 2.3.2
Умножим на .
Этап 2.3.3
Упростим .
Этап 2.4
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 2.4.1
Упростим числитель.
Этап 2.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 2.4.1.2
Умножим .
Этап 2.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 2.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 2.4.1.3
Добавим и .
Этап 2.4.1.4
Перепишем в виде .
Этап 2.4.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.4.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 2.4.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 2.4.2
Умножим на .
Этап 2.4.3
Упростим .
Этап 2.4.4
Заменим на .
Этап 2.4.5
Перепишем в виде .
Этап 2.4.6
Вынесем множитель из .
Этап 2.4.7
Вынесем множитель из .
Этап 2.4.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 2.5.1
Упростим числитель.
Этап 2.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 2.5.1.2
Умножим .
Этап 2.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 2.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 2.5.1.3
Добавим и .
Этап 2.5.1.4
Перепишем в виде .
Этап 2.5.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.5.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 2.5.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 2.5.2
Умножим на .
Этап 2.5.3
Упростим .
Этап 2.5.4
Заменим на .
Этап 2.5.5
Перепишем в виде .
Этап 2.5.6
Вынесем множитель из .
Этап 2.5.7
Вынесем множитель из .
Этап 2.5.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.6
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 3
Разобьем на отдельные интервалы в окрестности значений , при которых первая производная равна или не определена.
Этап 4
Этап 4.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 4.2
Упростим результат.
Этап 4.2.1
Упростим каждый член.
Этап 4.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 4.2.1.2
Умножим на .
Этап 4.2.1.3
Умножим на .
Этап 4.2.2
Упростим путем вычитания чисел.
Этап 4.2.2.1
Вычтем из .
Этап 4.2.2.2
Вычтем из .
Этап 4.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 5
Этап 5.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 5.2
Упростим результат.
Этап 5.2.1
Упростим каждый член.
Этап 5.2.1.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 5.2.1.2
Умножим на .
Этап 5.2.1.3
Умножим на .
Этап 5.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 5.2.2.1
Добавим и .
Этап 5.2.2.2
Вычтем из .
Этап 5.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 6
Этап 6.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 6.2
Упростим результат.
Этап 6.2.1
Упростим каждый член.
Этап 6.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 6.2.1.1.1
Умножим на .
Этап 6.2.1.1.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.2.1.1.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 6.2.1.1.2
Добавим и .
Этап 6.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 6.2.1.3
Умножим на .
Этап 6.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 6.2.2.1
Добавим и .
Этап 6.2.2.2
Вычтем из .
Этап 6.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 7
Поскольку первая производная меняет знак с положительного на отрицательный в окрестности , то в имеется экстремальная точка.
Этап 8
Этап 8.1
Найдем , чтобы найти y-координату .
Этап 8.1.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 8.1.2
Упростим .
Этап 8.1.2.1
Избавимся от скобок.
Этап 8.1.2.2
Упростим каждый член.
Этап 8.1.2.2.1
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 8.1.2.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 8.1.2.2.1.2
Применим правило умножения к .
Этап 8.1.2.2.2
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.3
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.4
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 8.1.2.2.5
Упростим каждый член.
Этап 8.1.2.2.5.1
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.5.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 8.1.2.2.5.2.1
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.5.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.5.2.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 8.1.2.2.5.2.2
Добавим и .
Этап 8.1.2.2.5.3
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.5.4
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.5.5
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.5.6
Применим правило умножения к .
Этап 8.1.2.2.5.7
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.5.8
Перепишем в виде .
Этап 8.1.2.2.5.8.1
С помощью запишем в виде .
Этап 8.1.2.2.5.8.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 8.1.2.2.5.8.3
Объединим и .
Этап 8.1.2.2.5.8.4
Сократим общий множитель .
Этап 8.1.2.2.5.8.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 8.1.2.2.5.8.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 8.1.2.2.5.8.5
Найдем экспоненту.
Этап 8.1.2.2.5.9
Умножим .
Этап 8.1.2.2.5.9.1
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.5.9.2
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.5.10
Применим правило умножения к .
Этап 8.1.2.2.5.11
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.5.12
Перепишем в виде .
Этап 8.1.2.2.5.13
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.5.14
Перепишем в виде .
Этап 8.1.2.2.5.14.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.5.14.2
Перепишем в виде .
Этап 8.1.2.2.5.15
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 8.1.2.2.5.16
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.6
Добавим и .
Этап 8.1.2.2.7
Добавим и .
Этап 8.1.2.2.8
Сократим общий множитель и .
Этап 8.1.2.2.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.8.2
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.8.3
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.8.4
Сократим общие множители.
Этап 8.1.2.2.8.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.8.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 8.1.2.2.8.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 8.1.2.2.9
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 8.1.2.2.9.1
Применим правило умножения к .
Этап 8.1.2.2.9.2
Применим правило умножения к .
Этап 8.1.2.2.10
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.11
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.12
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.13
Сократим общий множитель .
Этап 8.1.2.2.13.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.13.2
Сократим общий множитель.
Этап 8.1.2.2.13.3
Перепишем это выражение.
Этап 8.1.2.2.14
Перепишем в виде .
Этап 8.1.2.2.15
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 8.1.2.2.15.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 8.1.2.2.15.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 8.1.2.2.15.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 8.1.2.2.16
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 8.1.2.2.16.1
Упростим каждый член.
Этап 8.1.2.2.16.1.1
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.16.1.2
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.16.1.3
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.16.1.4
Умножим .
Этап 8.1.2.2.16.1.4.1
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.16.1.4.2
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.16.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 8.1.2.2.16.1.4.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 8.1.2.2.16.1.4.5
Добавим и .
Этап 8.1.2.2.16.1.5
Перепишем в виде .
Этап 8.1.2.2.16.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 8.1.2.2.16.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 8.1.2.2.16.1.5.3
Объединим и .
Этап 8.1.2.2.16.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 8.1.2.2.16.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 8.1.2.2.16.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 8.1.2.2.16.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 8.1.2.2.16.1.6
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.16.2
Добавим и .
Этап 8.1.2.2.16.3
Добавим и .
Этап 8.1.2.2.17
Сократим общий множитель и .
Этап 8.1.2.2.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.17.2
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.17.3
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.17.4
Сократим общие множители.
Этап 8.1.2.2.17.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.2.2.17.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 8.1.2.2.17.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 8.1.2.2.17.4.4
Разделим на .
Этап 8.1.2.2.18
Умножим .
Этап 8.1.2.2.18.1
Умножим на .
Этап 8.1.2.2.18.2
Объединим и .
Этап 8.1.2.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 8.1.2.4
Объединим дроби.
Этап 8.1.2.4.1
Объединим и .
Этап 8.1.2.4.2
Упростим выражение.
Этап 8.1.2.4.2.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 8.1.2.4.2.2
Умножим на .
Этап 8.1.2.5
Упростим числитель.
Этап 8.1.2.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 8.1.2.5.2
Умножим на .
Этап 8.1.2.5.3
Умножим на .
Этап 8.1.2.5.4
Добавим и .
Этап 8.1.2.6
Найдем общий знаменатель.
Этап 8.1.2.6.1
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 8.1.2.6.2
Умножим на .
Этап 8.1.2.6.3
Умножим на .
Этап 8.1.2.6.4
Умножим на .
Этап 8.1.2.6.5
Умножим на .
Этап 8.1.2.6.6
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 8.1.2.6.7
Умножим на .
Этап 8.1.2.6.8
Умножим на .
Этап 8.1.2.6.9
Умножим на .
Этап 8.1.2.7
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 8.1.2.8
Упростим каждый член.
Этап 8.1.2.8.1
Умножим на .
Этап 8.1.2.8.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 8.1.2.8.3
Умножим на .
Этап 8.1.2.8.4
Умножим на .
Этап 8.1.2.8.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 8.1.2.8.6
Умножим на .
Этап 8.1.2.8.7
Умножим на .
Этап 8.1.2.8.8
Умножим на .
Этап 8.1.2.9
Упростим путем добавления членов.
Этап 8.1.2.9.1
Добавим и .
Этап 8.1.2.9.2
Вычтем из .
Этап 8.1.2.9.3
Добавим и .
Этап 8.1.2.9.4
Добавим и .
Этап 8.2
Запишем координаты и как координаты точки.
Этап 9
Поскольку первая производная меняет знак с отрицательного на положительный в окрестности , то в имеется экстремальная точка.
Этап 10
Этап 10.1
Найдем , чтобы найти y-координату .
Этап 10.1.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.1.2
Упростим .
Этап 10.1.2.1
Избавимся от скобок.
Этап 10.1.2.2
Упростим каждый член.
Этап 10.1.2.2.1
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 10.1.2.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 10.1.2.2.1.2
Применим правило умножения к .
Этап 10.1.2.2.2
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.3
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.4
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 10.1.2.2.5
Упростим каждый член.
Этап 10.1.2.2.5.1
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.5.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 10.1.2.2.5.2.1
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.5.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.5.2.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.1.2.2.5.2.2
Добавим и .
Этап 10.1.2.2.5.3
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.5.4
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.5.5
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.5.6
Применим правило умножения к .
Этап 10.1.2.2.5.7
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.5.8
Перепишем в виде .
Этап 10.1.2.2.5.8.1
С помощью запишем в виде .
Этап 10.1.2.2.5.8.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 10.1.2.2.5.8.3
Объединим и .
Этап 10.1.2.2.5.8.4
Сократим общий множитель .
Этап 10.1.2.2.5.8.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 10.1.2.2.5.8.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 10.1.2.2.5.8.5
Найдем экспоненту.
Этап 10.1.2.2.5.9
Умножим .
Этап 10.1.2.2.5.9.1
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.5.9.2
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.5.10
Применим правило умножения к .
Этап 10.1.2.2.5.11
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.5.12
Перепишем в виде .
Этап 10.1.2.2.5.13
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.5.14
Перепишем в виде .
Этап 10.1.2.2.5.14.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.5.14.2
Перепишем в виде .
Этап 10.1.2.2.5.15
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 10.1.2.2.5.16
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.6
Добавим и .
Этап 10.1.2.2.7
Вычтем из .
Этап 10.1.2.2.8
Сократим общий множитель и .
Этап 10.1.2.2.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.8.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.8.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.8.4
Сократим общие множители.
Этап 10.1.2.2.8.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.8.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.1.2.2.8.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.1.2.2.9
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 10.1.2.2.9.1
Применим правило умножения к .
Этап 10.1.2.2.9.2
Применим правило умножения к .
Этап 10.1.2.2.10
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.11
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.12
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.13
Сократим общий множитель .
Этап 10.1.2.2.13.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.13.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.1.2.2.13.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.1.2.2.14
Перепишем в виде .
Этап 10.1.2.2.15
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 10.1.2.2.15.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.1.2.2.15.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.1.2.2.15.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.1.2.2.16
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 10.1.2.2.16.1
Упростим каждый член.
Этап 10.1.2.2.16.1.1
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.16.1.2
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.16.1.3
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.16.1.4
Умножим .
Этап 10.1.2.2.16.1.4.1
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.16.1.4.2
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.16.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 10.1.2.2.16.1.4.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.1.2.2.16.1.4.5
Добавим и .
Этап 10.1.2.2.16.1.5
Перепишем в виде .
Этап 10.1.2.2.16.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 10.1.2.2.16.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 10.1.2.2.16.1.5.3
Объединим и .
Этап 10.1.2.2.16.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 10.1.2.2.16.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 10.1.2.2.16.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 10.1.2.2.16.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 10.1.2.2.16.1.6
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.16.2
Добавим и .
Этап 10.1.2.2.16.3
Вычтем из .
Этап 10.1.2.2.17
Сократим общий множитель и .
Этап 10.1.2.2.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.17.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.17.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.17.4
Сократим общие множители.
Этап 10.1.2.2.17.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.1.2.2.17.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.1.2.2.17.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.1.2.2.17.4.4
Разделим на .
Этап 10.1.2.2.18
Умножим .
Этап 10.1.2.2.18.1
Умножим на .
Этап 10.1.2.2.18.2
Объединим и .
Этап 10.1.2.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.1.2.4
Объединим дроби.
Этап 10.1.2.4.1
Объединим и .
Этап 10.1.2.4.2
Упростим выражение.
Этап 10.1.2.4.2.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.1.2.4.2.2
Умножим на .
Этап 10.1.2.5
Упростим числитель.
Этап 10.1.2.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.1.2.5.2
Умножим на .
Этап 10.1.2.5.3
Умножим на .
Этап 10.1.2.5.4
Добавим и .
Этап 10.1.2.6
Найдем общий знаменатель.
Этап 10.1.2.6.1
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 10.1.2.6.2
Умножим на .
Этап 10.1.2.6.3
Умножим на .
Этап 10.1.2.6.4
Умножим на .
Этап 10.1.2.6.5
Умножим на .
Этап 10.1.2.6.6
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 10.1.2.6.7
Умножим на .
Этап 10.1.2.6.8
Умножим на .
Этап 10.1.2.6.9
Умножим на .
Этап 10.1.2.7
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.1.2.8
Упростим каждый член.
Этап 10.1.2.8.1
Умножим на .
Этап 10.1.2.8.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.1.2.8.3
Умножим на .
Этап 10.1.2.8.4
Умножим на .
Этап 10.1.2.8.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.1.2.8.6
Умножим на .
Этап 10.1.2.8.7
Умножим на .
Этап 10.1.2.8.8
Умножим на .
Этап 10.1.2.9
Упростим путем добавления членов.
Этап 10.1.2.9.1
Добавим и .
Этап 10.1.2.9.2
Вычтем из .
Этап 10.1.2.9.3
Вычтем из .
Этап 10.1.2.9.4
Вычтем из .
Этап 10.2
Запишем координаты и как координаты точки.
Этап 11
Это экстремальные точки.
Этап 12