Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Перепишем в виде .
Этап 2.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 2.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.3
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 2.3.1
Упростим каждый член.
Этап 2.3.1.1
Умножим на .
Этап 2.3.1.2
Перенесем влево от .
Этап 2.3.1.3
Умножим на .
Этап 2.3.2
Вычтем из .
Этап 2.4
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.5
Продифференцируем.
Этап 2.5.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.5.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.5.4
Упростим выражение.
Этап 2.5.4.1
Добавим и .
Этап 2.5.4.2
Умножим на .
Этап 2.6
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.7
Продифференцируем.
Этап 2.7.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.7.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.7.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.7.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.7.5
Умножим на .
Этап 2.7.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.7.7
Добавим и .
Этап 2.7.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.7.9
Умножим на .
Этап 2.8
Упростим.
Этап 2.8.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.8.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.8.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.8.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.8.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.8.6
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.8.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.8.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.8.9
Объединим термины.
Этап 2.8.9.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.8.9.1.1
Умножим на .
Этап 2.8.9.1.1.1
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.1.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.8.9.1.2
Добавим и .
Этап 2.8.9.2
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.3
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.8.9.5
Добавим и .
Этап 2.8.9.6
Перенесем влево от .
Этап 2.8.9.7
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.8
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.9
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.8.9.10
Добавим и .
Этап 2.8.9.11
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.12
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.8.9.13
Добавим и .
Этап 2.8.9.14
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.15
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.16
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.8.9.17
Добавим и .
Этап 2.8.9.18
Умножим на .
Этап 2.8.9.19
Перенесем влево от .
Этап 2.8.9.20
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.21
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.22
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.8.9.23
Добавим и .
Этап 2.8.9.24
Перенесем влево от .
Этап 2.8.9.25
Умножим на .
Этап 2.8.9.26
Вычтем из .
Этап 2.8.9.27
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.8.9.27.1
Умножим на .
Этап 2.8.9.27.1.1
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.27.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.8.9.27.2
Добавим и .
Этап 2.8.9.28
Умножим на .
Этап 2.8.9.29
Добавим и .
Этап 2.8.9.30
Добавим и .
Этап 2.8.9.31
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.32
Возведем в степень .
Этап 2.8.9.33
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.8.9.34
Добавим и .
Этап 2.8.9.35
Умножим на .
Этап 2.8.9.36
Вычтем из .
Этап 2.8.9.37
Вычтем из .
Этап 2.8.9.38
Перенесем влево от .
Этап 2.8.9.39
Умножим на .
Этап 2.8.9.40
Добавим и .
Этап 2.8.9.41
Добавим и .
Этап 2.8.9.42
Вычтем из .
Этап 2.8.9.43
Вычтем из .
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
Найдем значение .
Этап 3.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.4.3
Умножим на .
Этап 3.5
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 3.5.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.5.2
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
Перепишем в виде .
Этап 5.1.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 5.1.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.3
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 5.1.3.1
Упростим каждый член.
Этап 5.1.3.1.1
Умножим на .
Этап 5.1.3.1.2
Перенесем влево от .
Этап 5.1.3.1.3
Умножим на .
Этап 5.1.3.2
Вычтем из .
Этап 5.1.4
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 5.1.5
Продифференцируем.
Этап 5.1.5.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 5.1.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.5.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 5.1.5.4
Упростим выражение.
Этап 5.1.5.4.1
Добавим и .
Этап 5.1.5.4.2
Умножим на .
Этап 5.1.6
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 5.1.7
Продифференцируем.
Этап 5.1.7.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 5.1.7.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.7.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 5.1.7.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.7.5
Умножим на .
Этап 5.1.7.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 5.1.7.7
Добавим и .
Этап 5.1.7.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.7.9
Умножим на .
Этап 5.1.8
Упростим.
Этап 5.1.8.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.8.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.8.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.8.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.8.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.8.6
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.8.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.8.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.1.8.9
Объединим термины.
Этап 5.1.8.9.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 5.1.8.9.1.1
Умножим на .
Этап 5.1.8.9.1.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.1.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.1.8.9.1.2
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.2
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.3
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.1.8.9.5
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.6
Перенесем влево от .
Этап 5.1.8.9.7
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.8
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.9
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.1.8.9.10
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.11
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.12
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.1.8.9.13
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.14
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.15
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.16
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.1.8.9.17
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.18
Умножим на .
Этап 5.1.8.9.19
Перенесем влево от .
Этап 5.1.8.9.20
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.21
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.22
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.1.8.9.23
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.24
Перенесем влево от .
Этап 5.1.8.9.25
Умножим на .
Этап 5.1.8.9.26
Вычтем из .
Этап 5.1.8.9.27
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 5.1.8.9.27.1
Умножим на .
Этап 5.1.8.9.27.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.27.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.1.8.9.27.2
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.28
Умножим на .
Этап 5.1.8.9.29
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.30
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.31
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.32
Возведем в степень .
Этап 5.1.8.9.33
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.1.8.9.34
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.35
Умножим на .
Этап 5.1.8.9.36
Вычтем из .
Этап 5.1.8.9.37
Вычтем из .
Этап 5.1.8.9.38
Перенесем влево от .
Этап 5.1.8.9.39
Умножим на .
Этап 5.1.8.9.40
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.41
Добавим и .
Этап 5.1.8.9.42
Вычтем из .
Этап 5.1.8.9.43
Вычтем из .
Этап 5.2
Первая производная по равна .
Этап 6
Этап 6.1
Пусть первая производная равна .
Этап 6.2
Разложим на множители, используя теорему о рациональных корнях.
Этап 6.2.1
Если у многочленной функции целые коэффициенты, то каждый рациональный ноль будет иметь вид , где — делитель константы, а — делитель старшего коэффициента.
Этап 6.2.2
Найдем все комбинации . Это ― возможные корни многочлена.
Этап 6.2.3
Подставим и упростим выражение. В этом случае выражение равно , поэтому является корнем многочлена.
Этап 6.2.3.1
Подставим в многочлен.
Этап 6.2.3.2
Возведем в степень .
Этап 6.2.3.3
Умножим на .
Этап 6.2.3.4
Возведем в степень .
Этап 6.2.3.5
Умножим на .
Этап 6.2.3.6
Вычтем из .
Этап 6.2.3.7
Умножим на .
Этап 6.2.3.8
Добавим и .
Этап 6.2.3.9
Добавим и .
Этап 6.2.4
Поскольку — известный корень, разделим многочлен на , чтобы найти частное многочленов. Этот многочлен можно будет использовать, чтобы найти оставшиеся корни.
Этап 6.2.5
Разделим на .
Этап 6.2.5.1
Подготовим многочлены к делению. Если слагаемые представляют не все экспоненты, добавим отсутствующий член со значением .
- | - | + | + |
Этап 6.2.5.2
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
- | - | + | + |
Этап 6.2.5.3
Умножим новое частное на делитель.
- | - | + | + | ||||||||
+ | - |
Этап 6.2.5.4
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
- | - | + | + | ||||||||
- | + |
Этап 6.2.5.5
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- |
Этап 6.2.5.6
Вынесем следующие члены из исходного делимого в текущее делимое.
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + |
Этап 6.2.5.7
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
- | |||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + |
Этап 6.2.5.8
Умножим новое частное на делитель.
- | |||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
- | + |
Этап 6.2.5.9
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
- | |||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - |
Этап 6.2.5.10
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
- | |||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
- |
Этап 6.2.5.11
Вынесем следующие члены из исходного делимого в текущее делимое.
- | |||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
- | + |
Этап 6.2.5.12
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
- | - | ||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
- | + |
Этап 6.2.5.13
Умножим новое частное на делитель.
- | - | ||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
- | + | ||||||||||
- | + |
Этап 6.2.5.14
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
- | - | ||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - |
Этап 6.2.5.15
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
- | - | ||||||||||
- | - | + | + | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
Этап 6.2.5.16
Поскольку остаток равен , окончательным ответом является частное.
Этап 6.2.6
Запишем в виде набора множителей.
Этап 6.3
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 6.4
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 6.4.1
Приравняем к .
Этап 6.4.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 6.5
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 6.5.1
Приравняем к .
Этап 6.5.2
Решим относительно .
Этап 6.5.2.1
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 6.5.2.2
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 6.5.2.3
Упростим.
Этап 6.5.2.3.1
Упростим числитель.
Этап 6.5.2.3.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.5.2.3.1.2
Умножим .
Этап 6.5.2.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.5.2.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.5.2.3.1.3
Добавим и .
Этап 6.5.2.3.2
Умножим на .
Этап 6.5.2.4
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 6.5.2.4.1
Упростим числитель.
Этап 6.5.2.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.5.2.4.1.2
Умножим .
Этап 6.5.2.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.5.2.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.5.2.4.1.3
Добавим и .
Этап 6.5.2.4.2
Умножим на .
Этап 6.5.2.4.3
Заменим на .
Этап 6.5.2.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 6.5.2.5.1
Упростим числитель.
Этап 6.5.2.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.5.2.5.1.2
Умножим .
Этап 6.5.2.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.5.2.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.5.2.5.1.3
Добавим и .
Этап 6.5.2.5.2
Умножим на .
Этап 6.5.2.5.3
Заменим на .
Этап 6.5.2.6
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 6.6
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
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
Упростим каждый член.
Этап 10.1.1
Возведем в степень .
Этап 10.1.2
Умножим на .
Этап 10.1.3
Умножим на .
Этап 10.2
Упростим путем сложения и вычитания.
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
Вычтем из .
Этап 12.2.2
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 12.2.3
Умножим на .
Этап 12.2.4
Добавим и .
Этап 12.2.5
Умножим на .
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
Упростим каждый член.
Этап 14.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 14.1.2
Возведем в степень .
Этап 14.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 14.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 14.1.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 14.1.3.3
Сократим общий множитель.
Этап 14.1.3.4
Перепишем это выражение.
Этап 14.1.4
Объединим и .
Этап 14.1.5
Перепишем в виде .
Этап 14.1.6
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 14.1.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 14.1.6.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 14.1.6.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 14.1.7
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 14.1.7.1
Упростим каждый член.
Этап 14.1.7.1.1
Умножим на .
Этап 14.1.7.1.2
Перенесем влево от .
Этап 14.1.7.1.3
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 14.1.7.1.4
Умножим на .
Этап 14.1.7.1.5
Перепишем в виде .
Этап 14.1.7.1.6
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 14.1.7.2
Добавим и .
Этап 14.1.7.3
Добавим и .
Этап 14.1.8
Сократим общий множитель и .
Этап 14.1.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 14.1.8.2
Сократим общие множители.
Этап 14.1.8.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 14.1.8.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 14.1.8.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 14.1.9
Сократим общий множитель .
Этап 14.1.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 14.1.9.2
Вынесем множитель из .
Этап 14.1.9.3
Сократим общий множитель.
Этап 14.1.9.4
Перепишем это выражение.
Этап 14.1.10
Объединим и .
Этап 14.1.11
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 14.2
Найдем общий знаменатель.
Этап 14.2.1
Умножим на .
Этап 14.2.2
Умножим на .
Этап 14.2.3
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 14.2.4
Умножим на .
Этап 14.2.5
Умножим на .
Этап 14.2.6
Изменим порядок множителей в .
Этап 14.2.7
Умножим на .
Этап 14.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 14.4
Упростим каждый член.
Этап 14.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 14.4.2
Умножим на .
Этап 14.4.3
Умножим на .
Этап 14.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 14.4.5
Умножим на .
Этап 14.4.6
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 14.4.7
Умножим на .
Этап 14.4.8
Умножим на .
Этап 14.4.9
Умножим на .
Этап 14.5
Упростим путем добавления членов.
Этап 14.5.1
Вычтем из .
Этап 14.5.2
Добавим и .
Этап 14.5.3
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
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 16.2.2
Объединим дроби.
Этап 16.2.2.1
Объединим и .
Этап 16.2.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 16.2.3
Упростим числитель.
Этап 16.2.3.1
Умножим на .
Этап 16.2.3.2
Вычтем из .
Этап 16.2.4
Упростим выражение.
Этап 16.2.4.1
Применим правило умножения к .
Этап 16.2.4.2
Возведем в степень .
Этап 16.2.4.3
Перепишем в виде .
Этап 16.2.5
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 16.2.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.5.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.5.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.6
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 16.2.6.1
Упростим каждый член.
Этап 16.2.6.1.1
Умножим на .
Этап 16.2.6.1.2
Перенесем влево от .
Этап 16.2.6.1.3
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 16.2.6.1.4
Умножим на .
Этап 16.2.6.1.5
Перепишем в виде .
Этап 16.2.6.1.6
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 16.2.6.2
Добавим и .
Этап 16.2.6.3
Вычтем из .
Этап 16.2.7
Сократим общий множитель и .
Этап 16.2.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.7.2
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.7.3
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.7.4
Сократим общие множители.
Этап 16.2.7.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.7.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.7.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.8
Умножим .
Этап 16.2.8.1
Умножим на .
Этап 16.2.8.2
Умножим на .
Этап 16.2.9
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 16.2.9.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.9.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.9.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.10
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 16.2.10.1
Упростим каждый член.
Этап 16.2.10.1.1
Умножим на .
Этап 16.2.10.1.2
Умножим на .
Этап 16.2.10.1.3
Перенесем влево от .
Этап 16.2.10.1.4
Умножим .
Этап 16.2.10.1.4.1
Возведем в степень .
Этап 16.2.10.1.4.2
Возведем в степень .
Этап 16.2.10.1.4.3
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 16.2.10.1.4.4
Добавим и .
Этап 16.2.10.1.5
Перепишем в виде .
Этап 16.2.10.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 16.2.10.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 16.2.10.1.5.3
Объединим и .
Этап 16.2.10.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 16.2.10.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.10.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.10.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 16.2.10.1.6
Умножим на .
Этап 16.2.10.2
Вычтем из .
Этап 16.2.10.3
Добавим и .
Этап 16.2.11
Сократим общий множитель и .
Этап 16.2.11.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.11.2
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.11.3
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.11.4
Сократим общие множители.
Этап 16.2.11.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.11.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.11.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.12
Упростим выражение.
Этап 16.2.12.1
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 16.2.12.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 16.2.12.3
Добавим и .
Этап 16.2.13
Умножим .
Этап 16.2.13.1
Умножим на .
Этап 16.2.13.2
Умножим на .
Этап 16.2.14
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 16.2.14.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.14.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.14.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 16.2.15
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 16.2.15.1
Упростим каждый член.
Этап 16.2.15.1.1
Умножим на .
Этап 16.2.15.1.2
Умножим на .
Этап 16.2.15.1.3
Умножим .
Этап 16.2.15.1.3.1
Возведем в степень .
Этап 16.2.15.1.3.2
Возведем в степень .
Этап 16.2.15.1.3.3
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 16.2.15.1.3.4
Добавим и .
Этап 16.2.15.1.4
Перепишем в виде .
Этап 16.2.15.1.4.1
С помощью запишем в виде .
Этап 16.2.15.1.4.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 16.2.15.1.4.3
Объединим и .
Этап 16.2.15.1.4.4
Сократим общий множитель .
Этап 16.2.15.1.4.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.15.1.4.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.15.1.4.5
Найдем экспоненту.
Этап 16.2.15.1.5
Умножим на .
Этап 16.2.15.2
Добавим и .
Этап 16.2.15.3
Добавим и .
Этап 16.2.16
Сократим общий множитель и .
Этап 16.2.16.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.16.2
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.16.3
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.16.4
Сократим общие множители.
Этап 16.2.16.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 16.2.16.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 16.2.16.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 16.2.17
Окончательный ответ: .
Этап 17
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 18
Этап 18.1
Упростим каждый член.
Этап 18.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 18.1.2
Возведем в степень .
Этап 18.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 18.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 18.1.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 18.1.3.3
Сократим общий множитель.
Этап 18.1.3.4
Перепишем это выражение.
Этап 18.1.4
Объединим и .
Этап 18.1.5
Перепишем в виде .
Этап 18.1.6
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 18.1.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 18.1.6.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 18.1.6.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 18.1.7
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 18.1.7.1
Упростим каждый член.
Этап 18.1.7.1.1
Умножим на .
Этап 18.1.7.1.2
Умножим на .
Этап 18.1.7.1.3
Умножим на .
Этап 18.1.7.1.4
Умножим .
Этап 18.1.7.1.4.1
Умножим на .
Этап 18.1.7.1.4.2
Умножим на .
Этап 18.1.7.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 18.1.7.1.4.4
Возведем в степень .
Этап 18.1.7.1.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 18.1.7.1.4.6
Добавим и .
Этап 18.1.7.1.5
Перепишем в виде .
Этап 18.1.7.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 18.1.7.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 18.1.7.1.5.3
Объединим и .
Этап 18.1.7.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 18.1.7.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 18.1.7.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 18.1.7.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 18.1.7.2
Добавим и .
Этап 18.1.7.3
Вычтем из .
Этап 18.1.8
Сократим общий множитель и .
Этап 18.1.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 18.1.8.2
Сократим общие множители.
Этап 18.1.8.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 18.1.8.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 18.1.8.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 18.1.9
Сократим общий множитель .
Этап 18.1.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 18.1.9.2
Вынесем множитель из .
Этап 18.1.9.3
Сократим общий множитель.
Этап 18.1.9.4
Перепишем это выражение.
Этап 18.1.10
Объединим и .
Этап 18.1.11
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 18.2
Найдем общий знаменатель.
Этап 18.2.1
Умножим на .
Этап 18.2.2
Умножим на .
Этап 18.2.3
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 18.2.4
Умножим на .
Этап 18.2.5
Умножим на .
Этап 18.2.6
Изменим порядок множителей в .
Этап 18.2.7
Умножим на .
Этап 18.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 18.4
Упростим каждый член.
Этап 18.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 18.4.2
Умножим на .
Этап 18.4.3
Умножим на .
Этап 18.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 18.4.5
Умножим на .
Этап 18.4.6
Умножим на .
Этап 18.4.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 18.4.8
Умножим на .
Этап 18.4.9
Умножим на .
Этап 18.4.10
Умножим на .
Этап 18.5
Упростим путем добавления членов.
Этап 18.5.1
Вычтем из .
Этап 18.5.2
Добавим и .
Этап 18.5.3
Добавим и .
Этап 19
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 20
Этап 20.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 20.2
Упростим результат.
Этап 20.2.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 20.2.2
Объединим дроби.
Этап 20.2.2.1
Объединим и .
Этап 20.2.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 20.2.3
Упростим числитель.
Этап 20.2.3.1
Умножим на .
Этап 20.2.3.2
Вычтем из .
Этап 20.2.4
Упростим выражение.
Этап 20.2.4.1
Применим правило умножения к .
Этап 20.2.4.2
Возведем в степень .
Этап 20.2.4.3
Перепишем в виде .
Этап 20.2.5
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 20.2.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.5.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.5.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.6
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 20.2.6.1
Упростим каждый член.
Этап 20.2.6.1.1
Умножим на .
Этап 20.2.6.1.2
Умножим на .
Этап 20.2.6.1.3
Умножим на .
Этап 20.2.6.1.4
Умножим .
Этап 20.2.6.1.4.1
Умножим на .
Этап 20.2.6.1.4.2
Умножим на .
Этап 20.2.6.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 20.2.6.1.4.4
Возведем в степень .
Этап 20.2.6.1.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 20.2.6.1.4.6
Добавим и .
Этап 20.2.6.1.5
Перепишем в виде .
Этап 20.2.6.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 20.2.6.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 20.2.6.1.5.3
Объединим и .
Этап 20.2.6.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 20.2.6.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 20.2.6.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 20.2.6.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 20.2.6.2
Добавим и .
Этап 20.2.6.3
Добавим и .
Этап 20.2.7
Сократим общий множитель и .
Этап 20.2.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.7.2
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.7.3
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.7.4
Сократим общие множители.
Этап 20.2.7.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.7.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 20.2.7.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 20.2.8
Умножим .
Этап 20.2.8.1
Умножим на .
Этап 20.2.8.2
Умножим на .
Этап 20.2.9
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 20.2.9.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.9.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.9.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.10
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 20.2.10.1
Упростим каждый член.
Этап 20.2.10.1.1
Умножим на .
Этап 20.2.10.1.2
Умножим на .
Этап 20.2.10.1.3
Умножим на .
Этап 20.2.10.1.4
Умножим .
Этап 20.2.10.1.4.1
Умножим на .
Этап 20.2.10.1.4.2
Возведем в степень .
Этап 20.2.10.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 20.2.10.1.4.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 20.2.10.1.4.5
Добавим и .
Этап 20.2.10.1.5
Перепишем в виде .
Этап 20.2.10.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 20.2.10.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 20.2.10.1.5.3
Объединим и .
Этап 20.2.10.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 20.2.10.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 20.2.10.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 20.2.10.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 20.2.10.1.6
Умножим на .
Этап 20.2.10.2
Вычтем из .
Этап 20.2.10.3
Вычтем из .
Этап 20.2.11
Сократим общий множитель и .
Этап 20.2.11.1
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.11.2
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.11.3
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.11.4
Сократим общие множители.
Этап 20.2.11.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.11.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 20.2.11.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 20.2.12
Упростим выражение.
Этап 20.2.12.1
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 20.2.12.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 20.2.12.3
Добавим и .
Этап 20.2.13
Умножим .
Этап 20.2.13.1
Умножим на .
Этап 20.2.13.2
Умножим на .
Этап 20.2.14
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 20.2.14.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.14.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.14.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 20.2.15
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 20.2.15.1
Упростим каждый член.
Этап 20.2.15.1.1
Умножим на .
Этап 20.2.15.1.2
Умножим на .
Этап 20.2.15.1.3
Умножим на .
Этап 20.2.15.1.4
Умножим .
Этап 20.2.15.1.4.1
Умножим на .
Этап 20.2.15.1.4.2
Возведем в степень .
Этап 20.2.15.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 20.2.15.1.4.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 20.2.15.1.4.5
Добавим и .
Этап 20.2.15.1.5
Перепишем в виде .
Этап 20.2.15.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 20.2.15.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 20.2.15.1.5.3
Объединим и .
Этап 20.2.15.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 20.2.15.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 20.2.15.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 20.2.15.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 20.2.15.1.6
Умножим на .
Этап 20.2.15.2
Добавим и .
Этап 20.2.15.3
Вычтем из .
Этап 20.2.16
Сократим общий множитель и .
Этап 20.2.16.1
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.16.2
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.16.3
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.16.4
Сократим общие множители.
Этап 20.2.16.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 20.2.16.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 20.2.16.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 20.2.17
Окончательный ответ: .
Этап 21
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
— локальный максимум
— локальный минимум
Этап 22