Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Найдем первую производную.
Этап 2.1.1
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.1.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.1.3
Продифференцируем.
Этап 2.1.3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.3.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.1.3.3
Добавим и .
Этап 2.1.4
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.1.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.1.5.1
Перенесем .
Этап 2.1.5.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.1.5.3
Добавим и .
Этап 2.1.6
Упростим.
Этап 2.1.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.1.6.2
Упростим числитель.
Этап 2.1.6.2.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.1.6.2.1.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.1.6.2.1.2
Добавим и .
Этап 2.1.6.2.2
Объединим противоположные члены в .
Этап 2.1.6.2.2.1
Вычтем из .
Этап 2.1.6.2.2.2
Добавим и .
Этап 2.2
Найдем вторую производную.
Этап 2.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.2
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.2.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.2.3.2
Умножим на .
Этап 2.2.4
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.2.5
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.5.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.5.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.6
Продифференцируем.
Этап 2.2.6.1
Умножим на .
Этап 2.2.6.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.6.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.6.4
Добавим и .
Этап 2.2.7
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.2.8
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.9
Добавим и .
Этап 2.2.10
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.10.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.10.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.10.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.11
Сократим общие множители.
Этап 2.2.11.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.11.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.11.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.2.12
Объединим и .
Этап 2.2.13
Упростим.
Этап 2.2.13.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.13.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.13.3
Упростим числитель.
Этап 2.2.13.3.1
Упростим каждый член.
Этап 2.2.13.3.1.1
Умножим на .
Этап 2.2.13.3.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.2.13.3.1.2.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.13.3.1.2.2
Добавим и .
Этап 2.2.13.3.1.3
Умножим на .
Этап 2.2.13.3.2
Вычтем из .
Этап 2.2.13.4
Упростим числитель.
Этап 2.2.13.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.13.4.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.13.4.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.13.4.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.13.4.2
Перепишем в виде .
Этап 2.2.13.4.3
Пусть . Подставим вместо для всех.
Этап 2.2.13.4.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.13.4.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.13.4.4.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.13.4.4.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.13.4.5
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Вторая производная по равна .
Этап 3
Этап 3.1
Пусть вторая производная равна .
Этап 3.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 3.3
Решим уравнение относительно .
Этап 3.3.1
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 3.3.2
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 3.3.2.1
Приравняем к .
Этап 3.3.2.2
Решим относительно .
Этап 3.3.2.2.1
Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.
Этап 3.3.2.2.2
Уравнение невозможно решить, так как выражение не определено.
Неопределенные
Этап 3.3.2.2.3
Нет решения для
Нет решения
Нет решения
Нет решения
Этап 3.3.3
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 3.3.3.1
Приравняем к .
Этап 3.3.3.2
Решим относительно .
Этап 3.3.3.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 3.3.3.2.2
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 3.3.3.2.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.3.3.2.2.2
Упростим левую часть.
Этап 3.3.3.2.2.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 3.3.3.2.2.2.2
Разделим на .
Этап 3.3.3.2.2.3
Упростим правую часть.
Этап 3.3.3.2.2.3.1
Разделим на .
Этап 3.3.3.2.3
Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.
Этап 3.3.3.2.4
Развернем левую часть.
Этап 3.3.3.2.4.1
Развернем , вынося из логарифма.
Этап 3.3.3.2.4.2
Натуральный логарифм равен .
Этап 3.3.3.2.4.3
Умножим на .
Этап 3.3.4
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
Этап 4
Этап 4.1
Подставим в , чтобы найти значение .
Этап 4.1.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 4.1.2
Упростим результат.
Этап 4.1.2.1
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 4.1.2.2
Упростим знаменатель.
Этап 4.1.2.2.1
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 4.1.2.2.2
Добавим и .
Этап 4.1.2.3
Сократим общий множитель и .
Этап 4.1.2.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.2.3.2
Сократим общие множители.
Этап 4.1.2.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.2.3.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.2.3.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 4.1.2.4
Окончательный ответ: .
Этап 4.2
Подставляя в , найдем точку . Эта точка может быть точкой перегиба.
Этап 5
Разобьем на интервалы вокруг точек, которые могут быть точками перегиба.
Этап 6
Этап 6.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 6.2
Окончательный ответ: .
Этап 6.3
При вторая производная имеет вид . Поскольку это положительная величина, вторая производная возрастает на интервале .
Возрастание в области , так как
Возрастание в области , так как
Этап 7
Этап 7.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 7.2
Окончательный ответ: .
Этап 7.3
При вторая производная имеет вид . Поскольку это отрицательная величина, вторая производная уменьшается на интервале .
Убывание на , так как
Убывание на , так как
Этап 8
Точка перегиба — это точка на кривой, в которой вогнутость меняет знак с плюса на минус или с минуса на плюс. В этом случае точкой перегиба является точка .
Этап 9