Математический анализ Примеры

Найти локальный максимум и минимум f(x)=9x^5-2x^3-x
Этап 1
Найдем первую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.3
Умножим на .
Этап 1.4
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.4.3
Умножим на .
Этап 2
Найдем вторую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 2.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.4.2
Добавим и .
Этап 3
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 4
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.2
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.3
Умножим на .
Этап 4.1.4
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.4.3
Умножим на .
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Приравняем первую производную к , затем найдем решение уравнения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Подставим в уравнение. Это упростит использование формулы для корней квадратного уравнения.
Этап 5.3
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 5.4
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 5.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.5.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.5.1.3
Добавим и .
Этап 5.5.1.4
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.5.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.5.2
Умножим на .
Этап 5.5.3
Упростим .
Этап 5.6
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.6.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.6.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.6.1.3
Добавим и .
Этап 5.6.1.4
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.6.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.6.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.6.2
Умножим на .
Этап 5.6.3
Упростим .
Этап 5.6.4
Заменим на .
Этап 5.7
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.7.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.7.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.7.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.7.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.7.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.7.1.3
Добавим и .
Этап 5.7.1.4
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.7.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.7.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.7.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.7.2
Умножим на .
Этап 5.7.3
Упростим .
Этап 5.7.4
Заменим на .
Этап 5.8
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 5.9
Подставим вещественное значение обратно в решенное уравнение.
Этап 5.10
Решим первое уравнение относительно .
Этап 5.11
Решим уравнение относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.11.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 5.11.2
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.11.2.1
Сначала с помощью положительного значения найдем первое решение.
Этап 5.11.2.2
Затем, используя отрицательное значение , найдем второе решение.
Этап 5.11.2.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 5.12
Решим второе уравнение относительно .
Этап 5.13
Решим уравнение относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.13.1
Избавимся от скобок.
Этап 5.13.2
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 5.13.3
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.13.3.1
Перепишем в виде .
Этап 5.13.3.2
Перепишем в виде .
Этап 5.13.3.3
Перепишем в виде .
Этап 5.13.4
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.13.4.1
Сначала с помощью положительного значения найдем первое решение.
Этап 5.13.4.2
Затем, используя отрицательное значение , найдем второе решение.
Этап 5.13.4.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 5.14
Решением является .
Этап 6
Найдем значения, при которых производная не определена.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
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 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
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1
Перепишем в виде .
Этап 9.2
Возведем в степень .
Этап 10
 — локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
 — локальный минимум
Этап 11
Найдем значение y, если .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.1
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.3
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.4
Возведем в степень .
Этап 11.2.2
Окончательный ответ: .
Этап 12
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 13
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1
Применим правило умножения к .
Этап 13.2
Возведем в степень .
Этап 13.3
Перепишем в виде .
Этап 13.4
Возведем в степень .
Этап 13.5
Умножим на .
Этап 13.6
Умножим на .
Этап 14
 — локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
 — локальный максимум
Этап 15
Найдем значение y, если .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 15.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 15.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 15.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 15.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.3
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.4
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.5
Умножим на .
Этап 15.2.1.6
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.7
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.8
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.9
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.10
Умножим на .
Этап 15.2.1.11
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 15.2.1.11.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.11.2
Умножим на .
Этап 15.2.2
Окончательный ответ: .
Этап 16
Это локальные экстремумы .
 — локальный минимум
 — локальный максимум
Этап 17