Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2
Найдем значение .
Этап 1.2.1
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 1.2.3
Объединим и .
Этап 1.2.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 1.2.5
Упростим числитель.
Этап 1.2.5.1
Умножим на .
Этап 1.2.5.2
Вычтем из .
Этап 1.2.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 1.3
Найдем значение .
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
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 1.3.4
Объединим и .
Этап 1.3.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 1.3.6
Упростим числитель.
Этап 1.3.6.1
Умножим на .
Этап 1.3.6.2
Вычтем из .
Этап 1.3.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 1.3.8
Объединим и .
Этап 1.3.9
Объединим и .
Этап 1.3.10
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 1.3.11
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.12
Сократим общие множители.
Этап 1.3.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.12.2
Сократим общий множитель.
Этап 1.3.12.3
Перепишем это выражение.
Этап 1.3.13
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 1.4
Упростим.
Этап 1.4.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 1.4.2
Умножим на .
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
Сократим общий множитель .
Этап 2.2.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.5.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.5.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.5.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 2.2.5.3
Объединим и .
Этап 2.2.5.4
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.2.7
Объединим и .
Этап 2.2.8
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.2.9
Упростим числитель.
Этап 2.2.9.1
Умножим на .
Этап 2.2.9.2
Вычтем из .
Этап 2.2.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2.11
Объединим и .
Этап 2.2.12
Объединим и .
Этап 2.2.13
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.2.13.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.13.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.2.13.3
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 2.2.13.3.1
Умножим на .
Этап 2.2.13.3.2
Умножим на .
Этап 2.2.13.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.2.13.5
Вычтем из .
Этап 2.2.13.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2.14
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.2.15
Умножим на .
Этап 2.2.16
Умножим на .
Этап 2.3
Найдем значение .
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2
Перепишем в виде .
Этап 2.3.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.3.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.3.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.5
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.3.5.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.3.5.2
Сократим общий множитель .
Этап 2.3.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.5.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.5.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 2.3.5.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 2.3.5.3
Объединим и .
Этап 2.3.5.4
Умножим на .
Этап 2.3.5.5
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.3.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.3.7
Объединим и .
Этап 2.3.8
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.3.9
Упростим числитель.
Этап 2.3.9.1
Умножим на .
Этап 2.3.9.2
Вычтем из .
Этап 2.3.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.3.11
Объединим и .
Этап 2.3.12
Объединим и .
Этап 2.3.13
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.3.13.1
Перенесем .
Этап 2.3.13.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.3.13.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.3.13.4
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 2.3.13.4.1
Умножим на .
Этап 2.3.13.4.2
Умножим на .
Этап 2.3.13.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.3.13.6
Упростим числитель.
Этап 2.3.13.6.1
Умножим на .
Этап 2.3.13.6.2
Вычтем из .
Этап 2.3.13.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.3.14
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.3.15
Умножим на .
Этап 2.3.16
Умножим на .
Этап 2.3.17
Умножим на .
Этап 2.3.18
Умножим на .
Этап 2.3.19
Умножим на .
Этап 2.4
Изменим порядок членов.
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
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.2
Найдем значение .
Этап 4.1.2.1
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 4.1.2.3
Объединим и .
Этап 4.1.2.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 4.1.2.5
Упростим числитель.
Этап 4.1.2.5.1
Умножим на .
Этап 4.1.2.5.2
Вычтем из .
Этап 4.1.2.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 4.1.3
Найдем значение .
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
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 4.1.3.4
Объединим и .
Этап 4.1.3.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 4.1.3.6
Упростим числитель.
Этап 4.1.3.6.1
Умножим на .
Этап 4.1.3.6.2
Вычтем из .
Этап 4.1.3.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 4.1.3.8
Объединим и .
Этап 4.1.3.9
Объединим и .
Этап 4.1.3.10
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 4.1.3.11
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.12
Сократим общие множители.
Этап 4.1.3.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.12.2
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.3.12.3
Перепишем это выражение.
Этап 4.1.3.13
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 4.1.4
Упростим.
Этап 4.1.4.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 4.1.4.2
Умножим на .
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Найдем НОК знаменателей членов уравнения.
Этап 5.2.1
Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.
Этап 5.2.2
Так как содержит и числа, и переменные, НОК можно найти в два этапа. Найдем НОК для числовой части , затем найдем НОК для части с переменной .
Этап 5.2.3
НОК — это наименьшее положительное число, на которое все числа делятся без остатка.
1. Перечислим простые множители каждого числа.
2. Применим каждый множитель наибольшее количество раз, которое он встречается в любом из чисел.
Этап 5.2.4
У есть множители: и .
Этап 5.2.5
Поскольку не имеет множителей, кроме и .
— простое число
Этап 5.2.6
Число не является простым числом, поскольку оно имеет только один положительный делитель ― само число.
Не является простым
Этап 5.2.7
НОК представляет собой произведение всех простых множителей в максимальной степени, с которой они входят в какой-либо из членов.
Этап 5.2.8
Умножим на .
Этап 5.2.9
НОК представляет собой произведение всех простых множителей в максимальной степени, с которой они входят в какой-либо из членов.
Этап 5.2.10
НОК представляет собой произведение числовой части и переменной части.
Этап 5.3
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Этап 5.3.1
Умножим каждый член на .
Этап 5.3.2
Упростим левую часть.
Этап 5.3.2.1
Упростим каждый член.
Этап 5.3.2.1.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 5.3.2.1.2
Сократим общий множитель .
Этап 5.3.2.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.3.2.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 5.3.2.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.2.1.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.3.2.1.4
Сократим общий множитель и .
Этап 5.3.2.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.2.1.4.2
Сократим общие множители.
Этап 5.3.2.1.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.2.1.4.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.4.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.3.2.1.5
Сократим общий множитель .
Этап 5.3.2.1.5.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 5.3.2.1.5.2
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.2.1.5.3
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.5.4
Перепишем это выражение.
Этап 5.3.2.1.6
Умножим на .
Этап 5.3.3
Упростим правую часть.
Этап 5.3.3.1
Умножим .
Этап 5.3.3.1.1
Умножим на .
Этап 5.3.3.1.2
Умножим на .
Этап 5.4
Решим уравнение.
Этап 5.4.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.4.2
Возведем обе части уравнения в степень , чтобы исключить дробный показатель в левой части.
Этап 5.4.3
Упростим показатель степени.
Этап 5.4.3.1
Упростим левую часть.
Этап 5.4.3.1.1
Упростим .
Этап 5.4.3.1.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 5.4.3.1.1.2
Возведем в степень .
Этап 5.4.3.1.1.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 5.4.3.1.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.4.3.1.1.3.2
Сократим общий множитель .
Этап 5.4.3.1.1.3.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.3.1.1.3.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.4.3.1.1.4
Упростим.
Этап 5.4.3.2
Упростим правую часть.
Этап 5.4.3.2.1
Возведем в степень .
Этап 5.4.4
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.4.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.4.4.2
Упростим левую часть.
Этап 5.4.4.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.4.4.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.4.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.4.4.3
Упростим правую часть.
Этап 5.4.4.3.1
Разделим на .
Этап 6
Этап 6.1
Преобразуем выражения, перейдя от дробных степеней к радикалам.
Этап 6.1.1
Применим правило , чтобы представить возведение в степень в виде радикала.
Этап 6.1.2
Применим правило , чтобы представить возведение в степень в виде радикала.
Этап 6.1.3
Любое число, возведенное в степень , является основанием.
Этап 6.2
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.3
Решим относительно .
Этап 6.3.1
Чтобы избавиться от знака корня в левой части уравнения, возведем обе части в степень .
Этап 6.3.2
Упростим каждую часть уравнения.
Этап 6.3.2.1
С помощью запишем в виде .
Этап 6.3.2.2
Упростим левую часть.
Этап 6.3.2.2.1
Упростим .
Этап 6.3.2.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 6.3.2.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 6.3.2.2.1.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 6.3.2.2.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 6.3.2.2.1.3.2
Сократим общий множитель .
Этап 6.3.2.2.1.3.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.2.2.1.3.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.3.2.2.1.4
Упростим.
Этап 6.3.2.3
Упростим правую часть.
Этап 6.3.2.3.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 6.3.3
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 6.3.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.3.3.2
Упростим левую часть.
Этап 6.3.3.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 6.3.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.3.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.3.3.3
Упростим правую часть.
Этап 6.3.3.3.1
Разделим на .
Этап 6.4
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.5
Решим относительно .
Этап 6.5.1
Чтобы избавиться от знака корня в левой части уравнения, возведем обе части в степень .
Этап 6.5.2
Упростим каждую часть уравнения.
Этап 6.5.2.1
С помощью запишем в виде .
Этап 6.5.2.2
Упростим левую часть.
Этап 6.5.2.2.1
Упростим .
Этап 6.5.2.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 6.5.2.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 6.5.2.2.1.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 6.5.2.2.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 6.5.2.2.1.3.2
Сократим общий множитель .
Этап 6.5.2.2.1.3.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.5.2.2.1.3.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.5.2.3
Упростим правую часть.
Этап 6.5.2.3.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 6.5.3
Решим относительно .
Этап 6.5.3.1
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 6.5.3.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.5.3.1.2
Упростим левую часть.
Этап 6.5.3.1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 6.5.3.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.5.3.1.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.5.3.1.3
Упростим правую часть.
Этап 6.5.3.1.3.1
Разделим на .
Этап 6.5.3.2
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 6.5.3.3
Упростим .
Этап 6.5.3.3.1
Перепишем в виде .
Этап 6.5.3.3.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что это вещественные числа.
Этап 6.6
Зададим подкоренное выражение в меньшим , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.7
Зададим подкоренное выражение в меньшим , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.8
Решим относительно .
Этап 6.8.1
Возьмем указанный корень от обеих частей неравенства, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 6.8.2
Упростим уравнение.
Этап 6.8.2.1
Упростим левую часть.
Этап 6.8.2.1.1
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 6.8.2.2
Упростим правую часть.
Этап 6.8.2.2.1
Упростим .
Этап 6.8.2.2.1.1
Перепишем в виде .
Этап 6.8.2.2.1.2
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 6.9
Уравнение не определено, если знаменатель равен , аргумент под знаком квадратного корня меньше или аргумент под знаком логарифма меньше или равен .
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 каждый член.
Этап 9.1.1
Упростим знаменатель.
Этап 9.1.1.1
Перепишем в виде .
Этап 9.1.1.2
Перепишем в виде .
Этап 9.1.1.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 9.1.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.1.1.3.2
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.1.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.1.3.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.1.3.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.1.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 9.1.1.5
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 9.1.1.6
Объединим и .
Этап 9.1.1.7
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 9.1.1.8
Упростим числитель.
Этап 9.1.1.8.1
Умножим на .
Этап 9.1.1.8.2
Добавим и .
Этап 9.1.2
Упростим знаменатель.
Этап 9.1.2.1
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.2
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 9.1.2.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.1.2.3.2
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.2.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.2.3.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.2.3.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.2.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 9.1.2.5
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 9.1.2.6
Объединим и .
Этап 9.1.2.7
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 9.1.2.8
Упростим числитель.
Этап 9.1.2.8.1
Умножим на .
Этап 9.1.2.8.2
Добавим и .
Этап 9.2
Объединим дроби.
Этап 9.2.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 9.2.2
Вычтем из .
Этап 10
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 11
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Этап 11.2.1
Избавимся от скобок.
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
Этап 13.1
Упростим выражение.
Этап 13.1.1
Перепишем в виде .
Этап 13.1.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 13.2
Сократим общий множитель .
Этап 13.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 13.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 13.3
Упростим выражение.
Этап 13.3.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 13.3.2
Умножим на .
Этап 13.3.3
Выражение содержит деление на . Выражение не определено.
Неопределенные
Этап 13.4
Выражение содержит деление на . Выражение не определено.
Неопределенные
Неопределенные
Этап 14
Так как первая производная не изменила знак, локальные экстремумы отсутствуют.
Нет локальных экстремумов
Этап 15