Математический анализ Примеры

Определить сходимость с помощью интегрального критерия
k=1kek2k=1kek2
Этап 1
Проверим, является ли функция непрерывной в границах суммирования.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Область определения выражения ― все действительные числа, за исключением случаев, когда выражение не определено. В данном случае не существует вещественного числа, при котором выражение не определено.
Интервальное представление:
(-,)(,)
Обозначение построения множества:
{k|k}{k|kR}
Этап 1.2
f(k)f(k) — непрерывное выражение в области [1,)[1,).
Функция является непрерывной.Функция является непрерывной.
Функция является непрерывной.Функция является непрерывной.
Этап 2
Проверим, является ли функция положительной в пределах границ.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Составим неравенство.
kek2>0kek2>0
Этап 2.2
Решим неравенство.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен 00, все выражение равно 00.
k=0k=0
ek2=0ek2=0
Этап 2.2.2
Приравняем kk к 00.
k=0k=0
Этап 2.2.3
Приравняем ek2ek2 к 00, затем решим относительно kk.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.3.1
Приравняем ek2ek2 к 00.
ek2=0ek2=0
Этап 2.2.3.2
Решим ek2=0ek2=0 относительно kk.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.3.2.1
Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.
ln(ek2)=ln(0)ln(ek2)=ln(0)
Этап 2.2.3.2.2
Уравнение невозможно решить, так как выражение ln(0)ln(0) не определено.
Неопределенные
Этап 2.2.3.2.3
Нет решения для ek2=0ek2=0
Нет решения
Нет решения
Нет решения
Этап 2.2.4
Окончательным решением являются все значения, при которых kek2>0kek2>0 верно.
k=0k=0
Этап 2.2.5
Решение состоит из всех истинных интервалов.
k>0k>0
k>0k>0
k>0k>0
Этап 3
Определим, где функция уменьшается.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Запишем kek2kek2 в виде функции.
f(k)=kek2f(k)=kek2
Этап 3.2
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.1
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что ddk[f(k)g(k)]ddk[f(k)g(k)] имеет вид f(k)ddk[g(k)]+g(k)ddk[f(k)]f(k)ddk[g(k)]+g(k)ddk[f(k)], где f(k)=kf(k)=k и g(k)=ek2g(k)=ek2.
kddk[ek2]+ek2ddk[k]kddk[ek2]+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что ddk[f(g(k))]ddk[f(g(k))] имеет вид f(g(k))g(k)f'(g(k))g'(k), где f(k)=ekf(k)=ek и g(k)=k2g(k)=k2.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим uu как k2k2.
k(ddu[eu]ddk[k2])+ek2ddk[k]k(ddu[eu]ddk[k2])+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.2.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что ddu[au]ddu[au] имеет вид auln(a)auln(a), где aa=ee.
k(euddk[k2])+ek2ddk[k]k(euddk[k2])+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.2.3
Заменим все вхождения uu на k2k2.
k(ek2ddk[k2])+ek2ddk[k]k(ek2ddk[k2])+ek2ddk[k]
k(ek2ddk[k2])+ek2ddk[k]k(ek2ddk[k2])+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что ddk[kn]ddk[kn] имеет вид nkn-1nkn1, где n=2n=2.
k(ek2(2k))+ek2ddk[k]k(ek2(2k))+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.4
Возведем kk в степень 11.
k1k(ek2(2))+ek2ddk[k]k1k(ek2(2))+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.5
Возведем kk в степень 11.
k1k1(ek2(2))+ek2ddk[k]k1k1(ek2(2))+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.6
Применим правило степени aman=am+naman=am+n для объединения показателей.
k1+1(ek2(2))+ek2ddk[k]k1+1(ek2(2))+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.7
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.7.1
Добавим 11 и 11.
k2(ek2(2))+ek2ddk[k]k2(ek2(2))+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.7.2
Перенесем 22 влево от ek2ek2.
k2(2ek2)+ek2ddk[k]k2(2ek2)+ek2ddk[k]
k2(2ek2)+ek2ddk[k]k2(2ek2)+ek2ddk[k]
Этап 3.2.1.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что ddk[kn]ddk[kn] имеет вид nkn-1nkn1, где n=1n=1.
k2(2ek2)+ek21k2(2ek2)+ek21
Этап 3.2.1.9
Умножим ek2ek2 на 11.
k2(2ek2)+ek2k2(2ek2)+ek2
Этап 3.2.1.10
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.2.1.10.1
Изменим порядок членов.
2ek2k2+ek22ek2k2+ek2
Этап 3.2.1.10.2
Изменим порядок множителей в 2ek2k2+ek22ek2k2+ek2.
f(k)=2k2ek2+ek2f'(k)=2k2ek2+ek2
f(k)=2k2ek2+ek2f'(k)=2k2ek2+ek2
f(k)=2k2ek2+ek2f'(k)=2k2ek2+ek2
Этап 3.2.2
Первая производная f(k)f(k) по kk равна 2k2ek2+ek22k2ek2+ek2.
2k2ek2+ek22k2ek2+ek2
2k2ek2+ek22k2ek2+ek2
Этап 3.3
Приравняем первую производную к 00, затем найдем решение уравнения 2k2ek2+ek2=02k2ek2+ek2=0.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.1
Пусть первая производная равна 00.
2k2ek2+ek2=02k2ek2+ek2=0
Этап 3.3.2
Вынесем множитель ek2ek2 из 2k2ek2+ek22k2ek2+ek2.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.2.1
Вынесем множитель ek2ek2 из 2k2ek22k2ek2.
ek2(2k2)+ek2=0ek2(2k2)+ek2=0
Этап 3.3.2.2
Умножим на 11.
ek2(2k2)+ek21=0ek2(2k2)+ek21=0
Этап 3.3.2.3
Вынесем множитель ek2ek2 из ek2(2k2)+ek21ek2(2k2)+ek21.
ek2(2k2+1)=0ek2(2k2+1)=0
ek2(2k2+1)=0ek2(2k2+1)=0
Этап 3.3.3
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен 00, все выражение равно 00.
ek2=0ek2=0
2k2+1=02k2+1=0
Этап 3.3.4
Приравняем ek2ek2 к 00, затем решим относительно kk.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.4.1
Приравняем ek2ek2 к 00.
ek2=0ek2=0
Этап 3.3.4.2
Решим ek2=0ek2=0 относительно kk.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.4.2.1
Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.
ln(ek2)=ln(0)ln(ek2)=ln(0)
Этап 3.3.4.2.2
Уравнение невозможно решить, так как выражение ln(0)ln(0) не определено.
Неопределенные
Этап 3.3.4.2.3
Нет решения для ek2=0ek2=0
Нет решения
Нет решения
Нет решения
Этап 3.3.5
Приравняем 2k2+12k2+1 к 00, затем решим относительно kk.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.1
Приравняем 2k2+12k2+1 к 00.
2k2+1=02k2+1=0
Этап 3.3.5.2
Решим 2k2+1=02k2+1=0 относительно kk.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.1
Вычтем 11 из обеих частей уравнения.
2k2=-12k2=1
Этап 3.3.5.2.2
Разделим каждый член 2k2=-12k2=1 на 22 и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.2.1
Разделим каждый член 2k2=-12k2=1 на 22.
2k22=-122k22=12
Этап 3.3.5.2.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.2.2.1
Сократим общий множитель 22.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
2k22=-12
Этап 3.3.5.2.2.2.1.2
Разделим k2 на 1.
k2=-12
k2=-12
k2=-12
Этап 3.3.5.2.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.2.3.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
k2=-12
k2=-12
k2=-12
Этап 3.3.5.2.3
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
k=±-12
Этап 3.3.5.2.4
Упростим ±-12.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.4.1
Перепишем -12 в виде i2122.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.4.1.1
Перепишем -1 в виде i2.
k=±i212
Этап 3.3.5.2.4.1.2
Перепишем 1 в виде 12.
k=±i2122
k=±i2122
Этап 3.3.5.2.4.2
Вынесем члены из-под знака корня.
k=±i122
Этап 3.3.5.2.4.3
Единица в любой степени равна единице.
k=±i12
Этап 3.3.5.2.4.4
Перепишем 12 в виде 12.
k=±i12
Этап 3.3.5.2.4.5
Любой корень из 1 равен 1.
k=±i12
Этап 3.3.5.2.4.6
Умножим 12 на 22.
k=±i(1222)
Этап 3.3.5.2.4.7
Объединим и упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.4.7.1
Умножим 12 на 22.
k=±i222
Этап 3.3.5.2.4.7.2
Возведем 2 в степень 1.
k=±i2212
Этап 3.3.5.2.4.7.3
Возведем 2 в степень 1.
k=±i22121
Этап 3.3.5.2.4.7.4
Применим правило степени aman=am+n для объединения показателей.
k=±i221+1
Этап 3.3.5.2.4.7.5
Добавим 1 и 1.
k=±i222
Этап 3.3.5.2.4.7.6
Перепишем 22 в виде 2.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.4.7.6.1
С помощью nax=axn запишем 2 в виде 212.
k=±i2(212)2
Этап 3.3.5.2.4.7.6.2
Применим правило степени и перемножим показатели, (am)n=amn.
k=±i22122
Этап 3.3.5.2.4.7.6.3
Объединим 12 и 2.
k=±i2222
Этап 3.3.5.2.4.7.6.4
Сократим общий множитель 2.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.4.7.6.4.1
Сократим общий множитель.
k=±i2222
Этап 3.3.5.2.4.7.6.4.2
Перепишем это выражение.
k=±i221
k=±i221
Этап 3.3.5.2.4.7.6.5
Найдем экспоненту.
k=±i22
k=±i22
k=±i22
Этап 3.3.5.2.4.8
Объединим i и 22.
k=±i22
k=±i22
Этап 3.3.5.2.5
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.2.5.1
Сначала с помощью положительного значения ± найдем первое решение.
k=i22
Этап 3.3.5.2.5.2
Затем, используя отрицательное значение ±, найдем второе решение.
k=-i22
Этап 3.3.5.2.5.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
k=i22,-i22
k=i22,-i22
k=i22,-i22
k=i22,-i22
Этап 3.3.6
Окончательным решением являются все значения, при которых ek2(2k2+1)=0 верно.
k=i22,-i22
k=i22,-i22
Этап 3.4
В области определения исходной задачи нет значений k, при которых производная равна 0 или не определена.
Критические точки не найдены
Этап 3.5
Нет точек, в которых производная f(k)=2k2ek2+ek2 была бы равна 0 или не определена. f(k)=kek2 проверяется на возрастание или убывание на интервале (-,).
(-,)
Этап 3.6
Подставим любое число, например 1, из интервала (-,) в производную f(k)=2k2ek2+ek2, чтобы проверить, является результат отрицательным или положительным. Если результат отрицательный, график убывает на интервале (-,). Если результат положительный, график возрастает на интервале (-,).
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.6.1
Заменим в этом выражении переменную k на 1.
f(1)=2(1)2e(1)2+e(1)2
Этап 3.6.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.6.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.6.2.1.1
Единица в любой степени равна единице.
f(1)=2(1e(1)2)+e(1)2
Этап 3.6.2.1.2
Умножим 2 на 1.
f(1)=2e(1)2+e(1)2
Этап 3.6.2.1.3
Единица в любой степени равна единице.
f(1)=2e+e(1)2
Этап 3.6.2.1.4
Упростим.
f(1)=2e+e(1)2
Этап 3.6.2.1.5
Единица в любой степени равна единице.
f(1)=2e+e
Этап 3.6.2.1.6
Упростим.
f(1)=2e+e
f(1)=2e+e
Этап 3.6.2.2
Добавим 2e и e.
f(1)=3e
Этап 3.6.2.3
Окончательный ответ: 3e.
3e
3e
3e
Этап 3.7
Результат подстановки 1 в f(k)=2k2ek2+ek2 равен 3e и является положительным, поэтому график возрастает на интервале (-,).
Возрастание в области (-,), так как 2k2ek2+ek2>0
Этап 3.8
Возрастание на интервале (-,) означает, что функция постоянно возрастает.
Всегда возрастающие
Всегда возрастающие
Этап 4
Интегральный критерий неприменим, так как функция не всегда убывает в интервале от 1 до .
Введите СВОЮ задачу
using Amazon.Auth.AccessControlPolicy;
Для Mathway требуются JavaScript и современный браузер.
 [x2  12  π  xdx ] 
AmazonPay