Введите задачу...
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
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
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 5.3
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 5.4
Упростим.
Этап 5.4.1
Упростим числитель.
Этап 5.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.4.1.2
Умножим .
Этап 5.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.4.1.3
Вычтем из .
Этап 5.4.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.4.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.4.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.4.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.4.2
Умножим на .
Этап 5.4.3
Упростим .
Этап 5.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.5.1
Упростим числитель.
Этап 5.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.5.1.2
Умножим .
Этап 5.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.5.1.3
Вычтем из .
Этап 5.5.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.5.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.5.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.5.2
Умножим на .
Этап 5.5.3
Упростим .
Этап 5.5.4
Заменим на .
Этап 5.6
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
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
Вычтем из .
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 5.6.4
Заменим на .
Этап 5.7
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
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 9.1.3
Умножим на .
Этап 9.2
Упростим путем вычитания чисел.
Этап 9.2.1
Вычтем из .
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
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.3
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 11.2.1.4
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.4.1
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.4.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.4.3
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.4.3.1
С помощью запишем в виде .
Этап 11.2.1.4.3.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.4.3.3
Объединим и .
Этап 11.2.1.4.3.4
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.4.3.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.4.3.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.4.3.5
Найдем экспоненту.
Этап 11.2.1.4.4
Умножим на .
Этап 11.2.1.4.5
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.4.6
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.4.7
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.4.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.4.7.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.4.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 11.2.1.5
Добавим и .
Этап 11.2.1.6
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.7
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.8
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.9
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 11.2.1.9.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.9.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.9.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.10
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 11.2.1.10.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.10.1.1
Умножим на .
Этап 11.2.1.10.1.2
Перенесем влево от .
Этап 11.2.1.10.1.3
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 11.2.1.10.1.4
Умножим на .
Этап 11.2.1.10.1.5
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.10.1.6
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 11.2.1.10.2
Добавим и .
Этап 11.2.1.10.3
Добавим и .
Этап 11.2.1.11
Объединим и .
Этап 11.2.1.12
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 11.2.1.13
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.13.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.13.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.13.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.14
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.15
Умножим на .
Этап 11.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 11.2.3
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 11.2.3.1
Умножим на .
Этап 11.2.3.2
Умножим на .
Этап 11.2.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.5
Упростим числитель.
Этап 11.2.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.5.2
Умножим на .
Этап 11.2.5.3
Умножим на .
Этап 11.2.5.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.5.5
Умножим на .
Этап 11.2.5.6
Умножим на .
Этап 11.2.5.7
Вычтем из .
Этап 11.2.5.8
Вычтем из .
Этап 11.2.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 11.2.7
Объединим и .
Этап 11.2.8
Упростим выражение.
Этап 11.2.8.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.8.2
Умножим на .
Этап 11.2.8.3
Добавим и .
Этап 11.2.9
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 11.2.10
Объединим дроби.
Этап 11.2.10.1
Объединим и .
Этап 11.2.10.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.11
Упростим числитель.
Этап 11.2.11.1
Умножим на .
Этап 11.2.11.2
Добавим и .
Этап 11.2.12
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 11.2.13
Объединим дроби.
Этап 11.2.13.1
Объединим и .
Этап 11.2.13.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.14
Упростим числитель.
Этап 11.2.14.1
Умножим на .
Этап 11.2.14.2
Вычтем из .
Этап 11.2.15
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
Сократим общий множитель .
Этап 13.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 13.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 13.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.3
Умножим на .
Этап 13.1.4
Умножим на .
Этап 13.2
Упростим путем вычитания чисел.
Этап 13.2.1
Вычтем из .
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
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.3
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 15.2.1.4
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.4.1
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.4.2
Умножим на .
Этап 15.2.1.4.3
Умножим на .
Этап 15.2.1.4.4
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.4.5
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.4.6
Умножим на .
Этап 15.2.1.4.7
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.4.7.1
С помощью запишем в виде .
Этап 15.2.1.4.7.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 15.2.1.4.7.3
Объединим и .
Этап 15.2.1.4.7.4
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.4.7.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.4.7.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.4.7.5
Найдем экспоненту.
Этап 15.2.1.4.8
Умножим на .
Этап 15.2.1.4.9
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.4.10
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.4.11
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.4.12
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.4.13
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.4.13.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.4.13.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.4.14
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 15.2.1.4.15
Умножим на .
Этап 15.2.1.5
Добавим и .
Этап 15.2.1.6
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.7
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.8
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.9
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 15.2.1.9.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.9.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.9.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.10
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 15.2.1.10.1
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.10.1.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.10.1.2
Умножим на .
Этап 15.2.1.10.1.3
Умножим на .
Этап 15.2.1.10.1.4
Умножим .
Этап 15.2.1.10.1.4.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.10.1.4.2
Умножим на .
Этап 15.2.1.10.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.10.1.4.4
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.10.1.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 15.2.1.10.1.4.6
Добавим и .
Этап 15.2.1.10.1.5
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.10.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 15.2.1.10.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 15.2.1.10.1.5.3
Объединим и .
Этап 15.2.1.10.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.10.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.10.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.10.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 15.2.1.10.2
Добавим и .
Этап 15.2.1.10.3
Вычтем из .
Этап 15.2.1.11
Объединим и .
Этап 15.2.1.12
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 15.2.1.13
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.13.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.13.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.13.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.14
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.15
Умножим на .
Этап 15.2.1.16
Умножим на .
Этап 15.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 15.2.3
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 15.2.3.1
Умножим на .
Этап 15.2.3.2
Умножим на .
Этап 15.2.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 15.2.5
Упростим числитель.
Этап 15.2.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.5.2
Умножим на .
Этап 15.2.5.3
Умножим на .
Этап 15.2.5.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.5.5
Умножим на .
Этап 15.2.5.6
Умножим на .
Этап 15.2.5.7
Вычтем из .
Этап 15.2.5.8
Добавим и .
Этап 15.2.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 15.2.7
Объединим и .
Этап 15.2.8
Упростим выражение.
Этап 15.2.8.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 15.2.8.2
Умножим на .
Этап 15.2.8.3
Добавим и .
Этап 15.2.9
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 15.2.10
Объединим дроби.
Этап 15.2.10.1
Объединим и .
Этап 15.2.10.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 15.2.11
Упростим числитель.
Этап 15.2.11.1
Умножим на .
Этап 15.2.11.2
Вычтем из .
Этап 15.2.12
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 15.2.13
Объединим дроби.
Этап 15.2.13.1
Объединим и .
Этап 15.2.13.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 15.2.14
Упростим числитель.
Этап 15.2.14.1
Умножим на .
Этап 15.2.14.2
Вычтем из .
Этап 15.2.15
Упростим с помощью разложения.
Этап 15.2.15.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.15.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.15.3
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.15.4
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.15.5
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.15.6
Упростим выражение.
Этап 15.2.15.6.1
Перепишем в виде .
Этап 15.2.15.6.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 15.2.16
Окончательный ответ: .
Этап 16
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
— локальный максимум
Этап 17