Математический анализ Примеры

$4 x^{3} - 16$

Этап 1

Запишем $4 x^{3} - 16$ в виде функции.

$f (x) = 4 x^{3} - 16$

Этап 2

Найдем первую производную функции.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

По правилу суммы производная $4 x^{3} - 16$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$ .

$\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$

Этап 2.2

Найдем значение $\frac{d}{d x} [4 x^{3}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.2.1

Поскольку $4$ является константой относительно $x$ , производная $4 x^{3}$ по $x$ равна $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$4 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$

Этап 2.2.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 3$ .

$4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 16]$

Этап 2.2.3

Умножим $3$ на $4$ .

$12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 16]$

Этап 2.3

Продифференцируем, используя правило константы.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.3.1

Поскольку $- 16$ является константой относительно $x$ , производная $- 16$ относительно $x$ равна $0$ .

$12 x^{2} + 0$

Этап 2.3.2

Добавим $12 x^{2}$ и $0$ .

$12 x^{2}$

Этап 3

Найдем вторую производную функции.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Поскольку $12$ является константой относительно $x$ , производная $12 x^{2}$ по $x$ равна $12 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 12 \frac{d}{d x} (x^{2})$

Этап 3.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$f'' (x) = 12 (2 x)$

Этап 3.3

Умножим $2$ на $12$ .

$f'' (x) = 24 x$

Этап 4

Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к $0$ и решим полученное уравнение.

$12 x^{2} = 0$

Этап 5

Найдем первую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1

Найдем первую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.1

По правилу суммы производная $4 x^{3} - 16$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$ .

$\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$

Этап 5.1.2

Найдем значение $\frac{d}{d x} [4 x^{3}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.2.1

Поскольку $4$ является константой относительно $x$ , производная $4 x^{3}$ по $x$ равна $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$4 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 16]$

Этап 5.1.2.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 3$ .

$4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 16]$

Этап 5.1.2.3

Умножим $3$ на $4$ .

$12 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 16]$

Этап 5.1.3

Продифференцируем, используя правило константы.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 5.1.3.1

Поскольку $- 16$ является константой относительно $x$ , производная $- 16$ относительно $x$ равна $0$ .

$12 x^{2} + 0$

Этап 5.1.3.2

Добавим $12 x^{2}$ и $0$ .

$f' (x) = 12 x^{2}$

Этап 5.2

Первая производная $f (x)$ по $x$ равна $12 x^{2}$ .

$12 x^{2}$

Этап 6

Приравняем первую производную к $0$ , затем найдем решение уравнения $12 x^{2} = 0$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Пусть первая производная равна $0$ .

$12 x^{2} = 0$

Этап 6.2

Разделим каждый член $12 x^{2} = 0$ на $12$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.1

Разделим каждый член $12 x^{2} = 0$ на $12$ .

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{0}{12}$

Этап 6.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1

Сократим общий множитель $12$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.2.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{0}{12}$

Этап 6.2.2.1.2

Разделим $x^{2}$ на $1$ .

$x^{2} = \frac{0}{12}$

Этап 6.2.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.2.3.1

Разделим $0$ на $12$ .

$x^{2} = 0$

Этап 6.3

Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.

$x = \pm \sqrt{0}$

Этап 6.4

Упростим $\pm \sqrt{0}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.4.1

Перепишем $0$ в виде $0^{2}$ .

$x = \pm \sqrt{0^{2}}$

Этап 6.4.2

Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.

$x = \pm 0$

Этап 6.4.3

Плюс или минус $0$ равно $0$ .

$x = 0$

Этап 7

Найдем значения, при которых производная не определена.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

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 8

Критические точки, которые необходимо вычислить.

$x = 0$

Этап 9

Найдем вторую производную в $x = 0$ . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.

$24 (0)$

Этап 10

Умножим $24$ на $0$ .

$0$

Этап 11

Поскольку есть по крайней мере одна точка с $0$ или неопределенной второй производной, изучим изменение знака первой производной.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 11.1

Разобьем $(- \infty, \infty)$ на отдельные интервалы в окрестности значений $x$ , при которых первая производная равна $0$ или не определена.

$(- \infty, 0) \cup (0, \infty)$

Этап 11.2

Подставим любое число такое, что $- 2$ , из интервала $(- \infty, 0)$ в первую производную $12 x^{2}$ , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 11.2.1

Заменим в этом выражении переменную $x$ на $- 2$ .

$f' (- 2) = 12 {(- 2)}^{2}$

Этап 11.2.2

Упростим результат.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 11.2.2.1

Возведем $- 2$ в степень $2$ .

$f' (- 2) = 12 \cdot 4$

Этап 11.2.2.2

Умножим $12$ на $4$ .

$f' (- 2) = 48$

Этап 11.2.2.3

Окончательный ответ: $48$ .

$48$

Этап 11.3

Подставим любое число такое, что $2$ , из интервала $(0, \infty)$ в первую производную $12 x^{2}$ , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 11.3.1

Заменим в этом выражении переменную $x$ на $2$ .

$f' (2) = 12 {(2)}^{2}$

Этап 11.3.2

Упростим результат.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 11.3.2.1

Возведем $2$ в степень $2$ .

$f' (2) = 12 \cdot 4$

Этап 11.3.2.2

Умножим $12$ на $4$ .

$f' (2) = 48$

Этап 11.3.2.3

Окончательный ответ: $48$ .

$48$

Этап 11.4

Поскольку первая производная не меняет знак в окрестности $x = 0$ , в этой точке нет ни локального максимума, ни локального минимума.

Не локальный максимум или минимум

Этап 11.5

Локальный минимум или минимум для $f (x) = 4 x^{3} - 16$ не найден.

Нет локального максимума или минимума

Этап 12