Математический анализ Примеры

Найти точки перегиба (e^x)/(8+e^x)
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.1.6.2
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.6.2.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.6.2.2.1
Вычтем из .
Этап 2.1.6.2.2.2
Добавим и .
Этап 2.2
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.13.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.13.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.13.3
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.13.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.13.3.1.1
Умножим на .
Этап 2.2.13.3.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.13.4.1
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
Приравняем вторую производную к , затем найдем решение уравнения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Пусть вторая производная равна .
Этап 3.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 3.3
Решим уравнение относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.2.1
Приравняем к .
Этап 3.3.2.2
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.3.1
Приравняем к .
Этап 3.3.3.2
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.3.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 3.3.3.2.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.3.2.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.3.3.2.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
Найдем точки, в которых вторая производная равна .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Подставим в , чтобы найти значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 4.1.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.1
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 4.1.2.2
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.2.3.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
Подставим значение из интервала во вторую производную, чтобы определить, возрастает она или убывает.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
Подставим значение из интервала во вторую производную, чтобы определить, возрастает она или убывает.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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