Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Продифференцируем.
Этап 1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.1.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.2
Найдем значение .
Этап 1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.3
Умножим на .
Этап 1.3
Найдем значение .
Этап 1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.3.2
Перепишем в виде .
Этап 1.3.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.3.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.3.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.3.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.5
Перемножим экспоненты в .
Этап 1.3.5.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 1.3.5.2
Умножим на .
Этап 1.3.6
Умножим на .
Этап 1.3.7
Возведем в степень .
Этап 1.3.8
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.3.9
Вычтем из .
Этап 1.3.10
Умножим на .
Этап 1.4
Упростим.
Этап 1.4.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 1.4.2
Объединим термины.
Этап 1.4.2.1
Вычтем из .
Этап 1.4.2.2
Объединим и .
Этап 1.4.3
Изменим порядок членов.
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
Перепишем в виде .
Этап 2.2.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.5
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.2.5.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.2.5.2
Умножим на .
Этап 2.2.6
Умножим на .
Этап 2.2.7
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.2.7.1
Перенесем .
Этап 2.2.7.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.7.3
Вычтем из .
Этап 2.2.8
Умножим на .
Этап 2.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.4
Упростим.
Этап 2.4.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.4.2
Объединим термины.
Этап 2.4.2.1
Объединим и .
Этап 2.4.2.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.4.2.3
Добавим и .
Этап 3
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 4
Этап 4.1
Найдем первую производную.
Этап 4.1.1
Продифференцируем.
Этап 4.1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.1.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.2
Найдем значение .
Этап 4.1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2.3
Умножим на .
Этап 4.1.3
Найдем значение .
Этап 4.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.3.2
Перепишем в виде .
Этап 4.1.3.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.3.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 4.1.3.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 4.1.3.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.5
Перемножим экспоненты в .
Этап 4.1.3.5.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 4.1.3.5.2
Умножим на .
Этап 4.1.3.6
Умножим на .
Этап 4.1.3.7
Возведем в степень .
Этап 4.1.3.8
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.3.9
Вычтем из .
Этап 4.1.3.10
Умножим на .
Этап 4.1.4
Упростим.
Этап 4.1.4.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 4.1.4.2
Объединим термины.
Этап 4.1.4.2.1
Вычтем из .
Этап 4.1.4.2.2
Объединим и .
Этап 4.1.4.3
Изменим порядок членов.
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.3
Найдем НОК знаменателей членов уравнения.
Этап 5.3.1
Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.
Этап 5.3.2
НОК единицы и любого выражения есть это выражение.
Этап 5.4
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Этап 5.4.1
Умножим каждый член на .
Этап 5.4.2
Упростим левую часть.
Этап 5.4.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.4.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.2.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.5
Решим уравнение.
Этап 5.5.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 5.5.2
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.5.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.5.2.2
Упростим левую часть.
Этап 5.5.2.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.5.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.5.3
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 5.5.4
Упростим .
Этап 5.5.4.1
Перепишем в виде .
Этап 5.5.4.2
Упростим числитель.
Этап 5.5.4.2.1
Перепишем в виде .
Этап 5.5.4.2.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.4.2.1.2
Перепишем в виде .
Этап 5.5.4.2.2
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.5.4.3
Умножим на .
Этап 5.5.4.4
Объединим и упростим знаменатель.
Этап 5.5.4.4.1
Умножим на .
Этап 5.5.4.4.2
Возведем в степень .
Этап 5.5.4.4.3
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.5.4.4.4
Добавим и .
Этап 5.5.4.4.5
Перепишем в виде .
Этап 5.5.4.4.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 5.5.4.4.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.5.4.4.5.3
Объединим и .
Этап 5.5.4.4.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 5.5.4.4.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.4.4.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.5.4.4.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 5.5.4.5
Упростим числитель.
Этап 5.5.4.5.1
Перепишем в виде .
Этап 5.5.4.5.2
Возведем в степень .
Этап 5.5.4.5.3
Перепишем в виде .
Этап 5.5.4.5.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.4.5.3.2
Перепишем в виде .
Этап 5.5.4.5.4
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.5.4.5.5
Объединим показатели степеней.
Этап 5.5.4.5.5.1
Умножим на .
Этап 5.5.4.5.5.2
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 5.5.4.5.5.3
Умножим на .
Этап 5.5.4.6
Сократим общий множитель и .
Этап 5.5.4.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.4.6.2
Сократим общие множители.
Этап 5.5.4.6.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.4.6.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.4.6.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 6
Этап 6.1
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.2
Решим относительно .
Этап 6.2.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 6.2.2
Упростим .
Этап 6.2.2.1
Перепишем в виде .
Этап 6.2.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что это вещественные числа.
Этап 7
Критические точки, которые необходимо вычислить.
Этап 8
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 9
Этап 9.1
Упростим знаменатель.
Этап 9.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.2
Упростим числитель.
Этап 9.1.2.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.2.2
Возведем в степень .
Этап 9.1.2.3
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.4
Возведем в степень .
Этап 9.1.2.5
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.2.5.2
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.6
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 9.1.2.7
Умножим на .
Этап 9.1.3
Возведем в степень .
Этап 9.1.4
Сократим общий множитель и .
Этап 9.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.4.2
Сократим общие множители.
Этап 9.1.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.4.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.4.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.2
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 9.3
Сократим общий множитель .
Этап 9.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 9.3.3
Сократим общий множитель.
Этап 9.3.4
Перепишем это выражение.
Этап 9.4
Объединим и .
Этап 9.5
Умножим на .
Этап 9.6
Умножим на .
Этап 9.7
Упростим члены.
Этап 9.7.1
Объединим и упростим знаменатель.
Этап 9.7.1.1
Умножим на .
Этап 9.7.1.2
Перенесем .
Этап 9.7.1.3
Возведем в степень .
Этап 9.7.1.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 9.7.1.5
Добавим и .
Этап 9.7.1.6
Перепишем в виде .
Этап 9.7.1.6.1
С помощью запишем в виде .
Этап 9.7.1.6.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.7.1.6.3
Объединим и .
Этап 9.7.1.6.4
Сократим общий множитель .
Этап 9.7.1.6.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 9.7.1.6.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 9.7.1.6.5
Найдем экспоненту.
Этап 9.7.2
Сократим общий множитель и .
Этап 9.7.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.7.2.2
Сократим общие множители.
Этап 9.7.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.7.2.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.7.2.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.8
Упростим числитель.
Этап 9.8.1
Перепишем в виде .
Этап 9.8.2
Возведем в степень .
Этап 9.8.3
Перепишем в виде .
Этап 9.8.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.8.3.2
Перепишем в виде .
Этап 9.8.4
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 9.8.5
Умножим на .
Этап 9.9
Сократим выражение, путем отбрасывания общих множителей.
Этап 9.9.1
Умножим на .
Этап 9.9.2
Сократим общий множитель и .
Этап 9.9.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.9.2.2
Сократим общие множители.
Этап 9.9.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.9.2.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.9.2.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 10
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 11
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Этап 11.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.1
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.3
Упростим знаменатель.
Этап 11.2.1.3.1
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.3.2
Упростим числитель.
Этап 11.2.1.3.2.1
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.3.2.2
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.3.2.3
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.3.2.4
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.3.2.5
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.3.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.3.2.5.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.3.2.6
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 11.2.1.3.2.7
Умножим на .
Этап 11.2.1.3.3
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.4
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 11.2.1.5
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.5.2
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.5.3
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.5.4
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.6
Объединим и .
Этап 11.2.1.7
Умножим на .
Этап 11.2.1.8
Умножим на .
Этап 11.2.1.9
Объединим и упростим знаменатель.
Этап 11.2.1.9.1
Умножим на .
Этап 11.2.1.9.2
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.9.3
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 11.2.1.9.4
Добавим и .
Этап 11.2.1.9.5
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.9.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 11.2.1.9.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.9.5.3
Объединим и .
Этап 11.2.1.9.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.9.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.9.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.9.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 11.2.1.10
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.10.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.10.2
Разделим на .
Этап 11.2.1.11
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.12
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.13
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.13.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.13.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.14
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 11.2.1.15
Умножим на .
Этап 11.2.2
Вычтем из .
Этап 11.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 12
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
Этап 13