Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
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 2.3.4
Объединим и .
Этап 2.3.5
Умножим на .
Этап 2.3.6
Объединим и .
Этап 2.3.7
Сократим общий множитель и .
Этап 2.3.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.7.2
Сократим общие множители.
Этап 2.3.7.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.7.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.3.7.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.3.7.2.4
Разделим на .
Этап 2.4
Найдем значение .
Этап 2.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.4.3
Умножим на .
Этап 3
Этап 3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.2
Найдем значение .
Этап 3.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.2.3
Умножим на .
Этап 3.3
Найдем значение .
Этап 3.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.3.3
Умножим на .
Этап 3.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 3.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.4.2
Добавим и .
Этап 4
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 5
Этап 5.1
Найдем первую производную.
Этап 5.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 5.1.2
Найдем значение .
Этап 5.1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 5.1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.2.3
Умножим на .
Этап 5.1.3
Найдем значение .
Этап 5.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 5.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.3.3
Умножим на .
Этап 5.1.3.4
Объединим и .
Этап 5.1.3.5
Умножим на .
Этап 5.1.3.6
Объединим и .
Этап 5.1.3.7
Сократим общий множитель и .
Этап 5.1.3.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.1.3.7.2
Сократим общие множители.
Этап 5.1.3.7.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.1.3.7.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.1.3.7.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.1.3.7.2.4
Разделим на .
Этап 5.1.4
Найдем значение .
Этап 5.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 5.1.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.4.3
Умножим на .
Этап 5.2
Первая производная по равна .
Этап 6
Этап 6.1
Пусть первая производная равна .
Этап 6.2
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 6.3
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 6.4
Упростим.
Этап 6.4.1
Упростим числитель.
Этап 6.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.4.1.2
Умножим .
Этап 6.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.4.1.3
Вычтем из .
Этап 6.4.2
Умножим на .
Этап 6.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 6.5.1
Упростим числитель.
Этап 6.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.5.1.2
Умножим .
Этап 6.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.5.1.3
Вычтем из .
Этап 6.5.2
Умножим на .
Этап 6.5.3
Заменим на .
Этап 6.6
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 6.6.1
Упростим числитель.
Этап 6.6.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.6.1.2
Умножим .
Этап 6.6.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.6.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.6.1.3
Вычтем из .
Этап 6.6.2
Умножим на .
Этап 6.6.3
Заменим на .
Этап 6.7
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 7
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.
Этап 9
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 10
Этап 10.1
Сократим общий множитель .
Этап 10.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 10.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 10.2
Упростим путем вычитания чисел.
Этап 10.2.1
Вычтем из .
Этап 10.2.2
Добавим и .
Этап 11
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 12
Этап 12.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 12.2
Упростим результат.
Этап 12.2.1
Упростим каждый член.
Этап 12.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 12.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 12.2.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 12.2.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.1.4
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 12.2.1.5
Упростим каждый член.
Этап 12.2.1.5.1
Возведем в степень .
Этап 12.2.1.5.2
Возведем в степень .
Этап 12.2.1.5.3
Умножим на .
Этап 12.2.1.5.4
Умножим на .
Этап 12.2.1.5.5
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.5.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 12.2.1.5.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 12.2.1.5.5.3
Объединим и .
Этап 12.2.1.5.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 12.2.1.5.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.5.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.1.5.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 12.2.1.5.6
Умножим на .
Этап 12.2.1.5.7
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.5.8
Возведем в степень .
Этап 12.2.1.5.9
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.5.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.5.9.2
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.5.10
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 12.2.1.6
Добавим и .
Этап 12.2.1.7
Добавим и .
Этап 12.2.1.8
Сократим общий множитель и .
Этап 12.2.1.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.8.2
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.8.3
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.8.4
Сократим общие множители.
Этап 12.2.1.8.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.8.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.8.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.1.9
Применим правило умножения к .
Этап 12.2.1.10
Возведем в степень .
Этап 12.2.1.11
Сократим общий множитель .
Этап 12.2.1.11.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 12.2.1.11.2
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.11.3
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.11.4
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.11.5
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.1.12
Умножим на .
Этап 12.2.1.13
Умножим на .
Этап 12.2.1.14
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.15
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 12.2.1.15.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.2.1.15.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.2.1.15.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.2.1.16
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 12.2.1.16.1
Упростим каждый член.
Этап 12.2.1.16.1.1
Умножим на .
Этап 12.2.1.16.1.2
Перенесем влево от .
Этап 12.2.1.16.1.3
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 12.2.1.16.1.4
Умножим на .
Этап 12.2.1.16.1.5
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.16.1.6
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 12.2.1.16.2
Добавим и .
Этап 12.2.1.16.3
Добавим и .
Этап 12.2.1.17
Сократим общий множитель и .
Этап 12.2.1.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.17.2
Сократим общие множители.
Этап 12.2.1.17.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.17.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.17.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.1.18
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 12.2.1.19
Сократим общий множитель .
Этап 12.2.1.19.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.19.2
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.19.3
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.2
Найдем общий знаменатель.
Этап 12.2.2.1
Умножим на .
Этап 12.2.2.2
Умножим на .
Этап 12.2.2.3
Умножим на .
Этап 12.2.2.4
Умножим на .
Этап 12.2.2.5
Умножим на .
Этап 12.2.2.6
Умножим на .
Этап 12.2.2.7
Изменим порядок множителей в .
Этап 12.2.2.8
Умножим на .
Этап 12.2.2.9
Изменим порядок множителей в .
Этап 12.2.2.10
Умножим на .
Этап 12.2.2.11
Умножим на .
Этап 12.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 12.2.4
Упростим каждый член.
Этап 12.2.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.2.4.2
Умножим на .
Этап 12.2.4.3
Умножим на .
Этап 12.2.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.2.4.5
Умножим на .
Этап 12.2.4.6
Умножим на .
Этап 12.2.4.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.2.4.8
Умножим на .
Этап 12.2.4.9
Умножим на .
Этап 12.2.4.10
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 12.2.4.11
Умножим на .
Этап 12.2.4.12
Перенесем влево от .
Этап 12.2.5
Упростим члены.
Этап 12.2.5.1
Вычтем из .
Этап 12.2.5.2
Добавим и .
Этап 12.2.5.3
Вычтем из .
Этап 12.2.5.4
Добавим и .
Этап 12.2.5.5
Перепишем в виде .
Этап 12.2.5.6
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.5.7
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.5.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 12.2.6
Окончательный ответ: .
Этап 13
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 14
Этап 14.1
Сократим общий множитель .
Этап 14.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 14.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 14.2
Упростим путем вычитания чисел.
Этап 14.2.1
Вычтем из .
Этап 14.2.2
Вычтем из .
Этап 15
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 16
Этап 16.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 16.2
Упростим результат.
Этап 16.2.1
Упростим каждый член.
Этап 16.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 16.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 16.2.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.1.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.1.4
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 16.2.1.5
Упростим каждый член.
Этап 16.2.1.5.1
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.5.2
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.5.3
Умножим на .
Этап 16.2.1.5.4
Умножим на .
Этап 16.2.1.5.5
Умножим на .
Этап 16.2.1.5.6
Применим правило умножения к .
Этап 16.2.1.5.7
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.5.8
Умножим на .
Этап 16.2.1.5.9
Перепишем в виде .
Этап 16.2.1.5.9.1
С помощью запишем в виде .
Этап 16.2.1.5.9.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 16.2.1.5.9.3
Объединим и .
Этап 16.2.1.5.9.4
Сократим общий множитель .
Этап 16.2.1.5.9.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.1.5.9.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.1.5.9.5
Найдем экспоненту.
Этап 16.2.1.5.10
Умножим на .
Этап 16.2.1.5.11
Применим правило умножения к .
Этап 16.2.1.5.12
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.5.13
Перепишем в виде .
Этап 16.2.1.5.14
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.5.15
Перепишем в виде .
Этап 16.2.1.5.15.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.5.15.2
Перепишем в виде .
Этап 16.2.1.5.16
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 16.2.1.5.17
Умножим на .
Этап 16.2.1.6
Добавим и .
Этап 16.2.1.7
Вычтем из .
Этап 16.2.1.8
Сократим общий множитель и .
Этап 16.2.1.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.8.2
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.8.3
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.8.4
Сократим общие множители.
Этап 16.2.1.8.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.8.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.1.8.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.1.9
Применим правило умножения к .
Этап 16.2.1.10
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.11
Сократим общий множитель .
Этап 16.2.1.11.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 16.2.1.11.2
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.11.3
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.11.4
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.1.11.5
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.1.12
Умножим на .
Этап 16.2.1.13
Умножим на .
Этап 16.2.1.14
Перепишем в виде .
Этап 16.2.1.15
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 16.2.1.15.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.1.15.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.1.15.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.1.16
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 16.2.1.16.1
Упростим каждый член.
Этап 16.2.1.16.1.1
Умножим на .
Этап 16.2.1.16.1.2
Умножим на .
Этап 16.2.1.16.1.3
Умножим на .
Этап 16.2.1.16.1.4
Умножим .
Этап 16.2.1.16.1.4.1
Умножим на .
Этап 16.2.1.16.1.4.2
Умножим на .
Этап 16.2.1.16.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.16.1.4.4
Возведем в степень .
Этап 16.2.1.16.1.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 16.2.1.16.1.4.6
Добавим и .
Этап 16.2.1.16.1.5
Перепишем в виде .
Этап 16.2.1.16.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 16.2.1.16.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 16.2.1.16.1.5.3
Объединим и .
Этап 16.2.1.16.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 16.2.1.16.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.1.16.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.1.16.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 16.2.1.16.2
Добавим и .
Этап 16.2.1.16.3
Вычтем из .
Этап 16.2.1.17
Сократим общий множитель и .
Этап 16.2.1.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.17.2
Сократим общие множители.
Этап 16.2.1.17.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.17.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.1.17.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.1.18
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 16.2.1.19
Сократим общий множитель .
Этап 16.2.1.19.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.1.19.2
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.1.19.3
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.2
Найдем общий знаменатель.
Этап 16.2.2.1
Умножим на .
Этап 16.2.2.2
Умножим на .
Этап 16.2.2.3
Умножим на .
Этап 16.2.2.4
Умножим на .
Этап 16.2.2.5
Умножим на .
Этап 16.2.2.6
Умножим на .
Этап 16.2.2.7
Изменим порядок множителей в .
Этап 16.2.2.8
Умножим на .
Этап 16.2.2.9
Изменим порядок множителей в .
Этап 16.2.2.10
Умножим на .
Этап 16.2.2.11
Умножим на .
Этап 16.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 16.2.4
Упростим каждый член.
Этап 16.2.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.4.2
Умножим на .
Этап 16.2.4.3
Умножим на .
Этап 16.2.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.4.5
Умножим на .
Этап 16.2.4.6
Умножим на .
Этап 16.2.4.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.4.8
Умножим на .
Этап 16.2.4.9
Умножим на .
Этап 16.2.4.10
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.4.11
Умножим на .
Этап 16.2.4.12
Умножим на .
Этап 16.2.5
Упростим члены.
Этап 16.2.5.1
Вычтем из .
Этап 16.2.5.2
Добавим и .
Этап 16.2.5.3
Добавим и .
Этап 16.2.5.4
Вычтем из .
Этап 16.2.5.5
Перепишем в виде .
Этап 16.2.5.6
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.5.7
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.5.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 16.2.6
Окончательный ответ: .
Этап 17
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
— локальный максимум
Этап 18