Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Найдем первую производную.
Этап 2.1.1
С помощью запишем в виде .
Этап 2.1.2
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.1.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.1.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.1.4
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.1.5
Объединим и .
Этап 2.1.6
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.1.7
Упростим числитель.
Этап 2.1.7.1
Умножим на .
Этап 2.1.7.2
Вычтем из .
Этап 2.1.8
Объединим дроби.
Этап 2.1.8.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.1.8.2
Объединим и .
Этап 2.1.8.3
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.1.8.4
Объединим и .
Этап 2.1.9
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.10
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.1.11
Добавим и .
Этап 2.1.12
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.1.13
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.14
Объединим дроби.
Этап 2.1.14.1
Умножим на .
Этап 2.1.14.2
Объединим и .
Этап 2.1.14.3
Упростим выражение.
Этап 2.1.14.3.1
Перенесем влево от .
Этап 2.1.14.3.2
Перепишем в виде .
Этап 2.1.14.3.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.1.15
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.16
Умножим на .
Этап 2.1.17
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.1.18
Объединим и .
Этап 2.1.19
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.1.20
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.1.20.1
Перенесем .
Этап 2.1.20.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.1.20.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.1.20.4
Добавим и .
Этап 2.1.20.5
Разделим на .
Этап 2.1.21
Упростим .
Этап 2.1.22
Перенесем влево от .
Этап 2.1.23
Упростим.
Этап 2.1.23.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.1.23.2
Упростим числитель.
Этап 2.1.23.2.1
Упростим каждый член.
Этап 2.1.23.2.1.1
Умножим на .
Этап 2.1.23.2.1.2
Умножим на .
Этап 2.1.23.2.2
Вычтем из .
Этап 2.1.23.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.23.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.23.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.23.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.23.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.23.5
Перепишем в виде .
Этап 2.1.23.6
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.23.7
Перепишем в виде .
Этап 2.1.23.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
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
Сократим общий множитель .
Этап 2.2.3.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.3.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 2.2.4
Упростим.
Этап 2.2.5
Продифференцируем.
Этап 2.2.5.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.5.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.5.4
Упростим выражение.
Этап 2.2.5.4.1
Добавим и .
Этап 2.2.5.4.2
Умножим на .
Этап 2.2.6
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.6.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.6.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.6.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.7
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.2.8
Объединим и .
Этап 2.2.9
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.2.10
Упростим числитель.
Этап 2.2.10.1
Умножим на .
Этап 2.2.10.2
Вычтем из .
Этап 2.2.11
Объединим дроби.
Этап 2.2.11.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2.11.2
Объединим и .
Этап 2.2.11.3
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.2.12
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.13
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.14
Добавим и .
Этап 2.2.15
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.16
Умножим.
Этап 2.2.16.1
Умножим на .
Этап 2.2.16.2
Умножим на .
Этап 2.2.17
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.18
Объединим дроби.
Этап 2.2.18.1
Умножим на .
Этап 2.2.18.2
Умножим на .
Этап 2.2.18.3
Упорядочим.
Этап 2.2.18.3.1
Перенесем влево от .
Этап 2.2.18.3.2
Перенесем влево от .
Этап 2.2.19
Упростим.
Этап 2.2.19.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.19.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.19.3
Упростим числитель.
Этап 2.2.19.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.3.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.3.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.3.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.3.2
Пусть . Подставим вместо для всех.
Этап 2.2.19.3.2.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.2.19.3.2.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.2.19.3.2.2.1
Перенесем .
Этап 2.2.19.3.2.2.2
Умножим на .
Этап 2.2.19.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.19.3.4
Упростим.
Этап 2.2.19.3.4.1
Упростим каждый член.
Этап 2.2.19.3.4.1.1
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.2.19.3.4.1.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.2.19.3.4.1.1.2
Сократим общий множитель .
Этап 2.2.19.3.4.1.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.19.3.4.1.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 2.2.19.3.4.1.2
Упростим.
Этап 2.2.19.3.4.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.19.3.4.1.4
Умножим на .
Этап 2.2.19.3.4.1.5
Умножим на .
Этап 2.2.19.3.4.2
Вычтем из .
Этап 2.2.19.3.4.3
Добавим и .
Этап 2.2.19.4
Объединим термины.
Этап 2.2.19.4.1
Объединим и .
Этап 2.2.19.4.2
Умножим на .
Этап 2.2.19.4.3
Умножим на .
Этап 2.2.19.4.4
Перепишем в виде произведения.
Этап 2.2.19.4.5
Умножим на .
Этап 2.2.19.5
Упростим знаменатель.
Этап 2.2.19.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.5.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.5.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.5.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.5.2
Объединим показатели степеней.
Этап 2.2.19.5.2.1
Умножим на .
Этап 2.2.19.5.2.2
Возведем в степень .
Этап 2.2.19.5.2.3
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.19.5.2.4
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 2.2.19.5.2.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.2.19.5.2.6
Добавим и .
Этап 2.2.19.6
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.7
Перепишем в виде .
Этап 2.2.19.8
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.19.9
Перепишем в виде .
Этап 2.2.19.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2.19.11
Умножим на .
Этап 2.2.19.12
Умножим 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
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 3.3.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.3.1.2
Упростим левую часть.
Этап 3.3.1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 3.3.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.3.1.2.1.2
Разделим на .
Этап 3.3.1.3
Упростим правую часть.
Этап 3.3.1.3.1
Разделим на .
Этап 3.3.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 3.4
Исключим решения, которые не делают истинным.
Этап 4
Не найдено значений, которые могут сделать вторую производную равной .
Нет точек перегиба