Введите задачу...
Алгебра 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
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2
Найдем значение .
Этап 2.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3
Умножим на .
Этап 2.3
Найдем значение .
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.3
Умножим на .
Этап 2.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 2.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.4.2
Добавим и .
Этап 3
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 4
Этап 4.1
Найдем первую производную.
Этап 4.1.1
Продифференцируем.
Этап 4.1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.1.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2
Найдем значение .
Этап 4.1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2.3
Умножим на .
Этап 4.1.3
Найдем значение .
Этап 4.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.3
Умножим на .
Этап 4.1.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 4.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.4.2
Добавим и .
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.3
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.4
Вынесем множитель из .
Этап 5.2.5
Вынесем множитель из .
Этап 5.3
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.3.2
Упростим левую часть.
Этап 5.3.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.3.3
Упростим правую часть.
Этап 5.3.3.1
Разделим на .
Этап 5.4
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 5.5
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 5.6
Упростим.
Этап 5.6.1
Упростим числитель.
Этап 5.6.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.6.1.2
Умножим .
Этап 5.6.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.6.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.6.1.3
Добавим и .
Этап 5.6.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.6.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.6.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.6.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.6.2
Умножим на .
Этап 5.6.3
Упростим .
Этап 5.7
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.7.1
Упростим числитель.
Этап 5.7.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.7.1.2
Умножим .
Этап 5.7.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.7.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.7.1.3
Добавим и .
Этап 5.7.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.7.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.7.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.7.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.7.2
Умножим на .
Этап 5.7.3
Упростим .
Этап 5.7.4
Заменим на .
Этап 5.8
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.8.1
Упростим числитель.
Этап 5.8.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.8.1.2
Умножим .
Этап 5.8.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.8.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.8.1.3
Добавим и .
Этап 5.8.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.8.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.8.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.8.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.8.2
Умножим на .
Этап 5.8.3
Упростим .
Этап 5.8.4
Заменим на .
Этап 5.9
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 6
Этап 6.1
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.
Этап 7
Критические точки, которые необходимо вычислить.
Этап 8
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 9
Этап 9.1
Упростим каждый член.
Этап 9.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 9.1.2
Умножим на .
Этап 9.2
Упростим путем добавления чисел.
Этап 9.2.1
Добавим и .
Этап 9.2.2
Добавим и .
Этап 10
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 11
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Этап 11.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.1
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 11.2.1.2
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.2.2
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.2.3
Умножим на .
Этап 11.2.1.2.4
Умножим на .
Этап 11.2.1.2.5
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 11.2.1.2.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.2.5.3
Объединим и .
Этап 11.2.1.2.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.2.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.2.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.2.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 11.2.1.2.6
Умножим на .
Этап 11.2.1.2.7
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2.8
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.2.9
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.2.9.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2.10
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 11.2.1.3
Вычтем из .
Этап 11.2.1.4
Добавим и .
Этап 11.2.1.5
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.6
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 11.2.1.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.6.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.6.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.7
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 11.2.1.7.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.7.1.1
Умножим на .
Этап 11.2.1.7.1.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.7.1.3
Перенесем влево от .
Этап 11.2.1.7.1.4
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.7.1.5
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 11.2.1.7.1.6
Умножим на .
Этап 11.2.1.7.1.7
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.7.1.8
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 11.2.1.7.2
Добавим и .
Этап 11.2.1.7.3
Вычтем из .
Этап 11.2.1.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.9
Умножим на .
Этап 11.2.1.10
Умножим на .
Этап 11.2.1.11
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.12
Умножим на .
Этап 11.2.2
Упростим путем добавления членов.
Этап 11.2.2.1
Добавим и .
Этап 11.2.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 11.2.2.2.1
Добавим и .
Этап 11.2.2.2.2
Вычтем из .
Этап 11.2.2.2.3
Добавим и .
Этап 11.2.2.3
Вычтем из .
Этап 11.2.2.4
Вычтем из .
Этап 11.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 12
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 13
Этап 13.1
Упростим каждый член.
Этап 13.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.2
Умножим на .
Этап 13.1.3
Умножим на .
Этап 13.2
Упростим путем добавления чисел.
Этап 13.2.1
Добавим и .
Этап 13.2.2
Вычтем из .
Этап 14
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 15
Этап 15.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 15.2
Упростим результат.
Этап 15.2.1
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.1
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 15.2.1.2
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.2.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 15.2.1.2.2.1
Перенесем .
Этап 15.2.1.2.2.2
Умножим на .
Этап 15.2.1.2.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.2.2.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 15.2.1.2.2.3
Добавим и .
Этап 15.2.1.2.3
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.2.4
Умножим на .
Этап 15.2.1.2.5
Умножим на .
Этап 15.2.1.2.6
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.2.7
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.2.8
Умножим на .
Этап 15.2.1.2.9
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.2.9.1
С помощью запишем в виде .
Этап 15.2.1.2.9.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 15.2.1.2.9.3
Объединим и .
Этап 15.2.1.2.9.4
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.2.9.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.2.9.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.2.9.5
Найдем экспоненту.
Этап 15.2.1.2.10
Умножим на .
Этап 15.2.1.2.11
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.2.12
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.2.13
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.2.14
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.2.15
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.2.15.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.2.15.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.2.16
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 15.2.1.2.17
Умножим на .
Этап 15.2.1.3
Вычтем из .
Этап 15.2.1.4
Вычтем из .
Этап 15.2.1.5
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.6
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 15.2.1.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.6.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.6.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.7
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 15.2.1.7.1
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.7.1.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.7.1.2
Умножим .
Этап 15.2.1.7.1.2.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.7.1.2.2
Умножим на .
Этап 15.2.1.7.1.3
Умножим .
Этап 15.2.1.7.1.3.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.7.1.3.2
Умножим на .
Этап 15.2.1.7.1.4
Умножим .
Этап 15.2.1.7.1.4.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.7.1.4.2
Умножим на .
Этап 15.2.1.7.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.7.1.4.4
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.7.1.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 15.2.1.7.1.4.6
Добавим и .
Этап 15.2.1.7.1.5
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.7.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 15.2.1.7.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 15.2.1.7.1.5.3
Объединим и .
Этап 15.2.1.7.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.7.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.7.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.7.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 15.2.1.7.2
Добавим и .
Этап 15.2.1.7.3
Добавим и .
Этап 15.2.1.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.9
Умножим на .
Этап 15.2.1.10
Умножим на .
Этап 15.2.1.11
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.12
Умножим на .
Этап 15.2.1.13
Умножим на .
Этап 15.2.2
Упростим путем добавления членов.
Этап 15.2.2.1
Добавим и .
Этап 15.2.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 15.2.2.2.1
Добавим и .
Этап 15.2.2.2.2
Вычтем из .
Этап 15.2.2.2.3
Вычтем из .
Этап 15.2.2.3
Добавим и .
Этап 15.2.2.4
Добавим и .
Этап 15.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 16
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
— локальный максимум
Этап 17