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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.3
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
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 2.4
Продифференцируем, используя правило константы.
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
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.3
Умножим на .
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Подставим в уравнение. Это упростит использование формулы для корней квадратного уравнения.
Этап 5.3
Разложим на множители методом группировки
Этап 5.3.1
Для многочлена вида представим средний член в виде суммы двух членов, произведение которых равно , а сумма — .
Этап 5.3.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.1.2
Запишем как плюс
Этап 5.3.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 5.3.2
Вынесем наибольший общий делитель из каждой группы.
Этап 5.3.2.1
Сгруппируем первые два члена и последние два члена.
Этап 5.3.2.2
Вынесем наибольший общий делитель (НОД) из каждой группы.
Этап 5.3.3
Разложим многочлен, вынеся наибольший общий делитель .
Этап 5.4
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 5.5
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 5.5.1
Приравняем к .
Этап 5.5.2
Решим относительно .
Этап 5.5.2.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.5.2.2
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.5.2.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.5.2.2.2
Упростим левую часть.
Этап 5.5.2.2.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.5.2.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.2.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.6
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 5.6.1
Приравняем к .
Этап 5.6.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.7
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
Этап 5.8
Подставим вещественное значение обратно в решенное уравнение.
Этап 5.9
Решим первое уравнение относительно .
Этап 5.10
Решим уравнение относительно .
Этап 5.10.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 5.10.2
Упростим .
Этап 5.10.2.1
Перепишем в виде .
Этап 5.10.2.2
Упростим числитель.
Этап 5.10.2.2.1
Перепишем в виде .
Этап 5.10.2.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 5.10.2.3
Умножим на .
Этап 5.10.2.4
Объединим и упростим знаменатель.
Этап 5.10.2.4.1
Умножим на .
Этап 5.10.2.4.2
Возведем в степень .
Этап 5.10.2.4.3
Возведем в степень .
Этап 5.10.2.4.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.10.2.4.5
Добавим и .
Этап 5.10.2.4.6
Перепишем в виде .
Этап 5.10.2.4.6.1
С помощью запишем в виде .
Этап 5.10.2.4.6.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.10.2.4.6.3
Объединим и .
Этап 5.10.2.4.6.4
Сократим общий множитель .
Этап 5.10.2.4.6.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.10.2.4.6.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.10.2.4.6.5
Найдем экспоненту.
Этап 5.10.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 5.10.3.1
Сначала с помощью положительного значения найдем первое решение.
Этап 5.10.3.2
Затем, используя отрицательное значение , найдем второе решение.
Этап 5.10.3.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 5.11
Решим второе уравнение относительно .
Этап 5.12
Решим уравнение относительно .
Этап 5.12.1
Избавимся от скобок.
Этап 5.12.2
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 5.12.3
Упростим .
Этап 5.12.3.1
Перепишем в виде .
Этап 5.12.3.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 5.12.4
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 5.12.4.1
Сначала с помощью положительного значения найдем первое решение.
Этап 5.12.4.2
Затем, используя отрицательное значение , найдем второе решение.
Этап 5.12.4.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 5.13
Решением является .
Этап 6
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
Этап 9.1
Упростим каждый член.
Этап 9.1.1
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 9.1.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.1.2
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.2
Упростим числитель.
Этап 9.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 9.1.2.2
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.3
Возведем в степень .
Этап 9.1.2.4
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.2.4.2
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 9.1.2.6
Умножим на .
Этап 9.1.3
Возведем в степень .
Этап 9.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.4.2
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.4.3
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.4.4
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.5
Объединим и .
Этап 9.1.6
Умножим на .
Этап 9.1.7
Сократим общий множитель и .
Этап 9.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.7.2
Сократим общие множители.
Этап 9.1.7.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.7.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.7.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.8
Умножим .
Этап 9.1.8.1
Объединим и .
Этап 9.1.8.2
Умножим на .
Этап 9.1.9
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 9.2
Упростим члены.
Этап 9.2.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 9.2.2
Вычтем из .
Этап 9.2.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
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
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 11.2.1.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.1.2
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.2
Упростим числитель.
Этап 11.2.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.2.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2.3
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.2.4
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.2.4.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 11.2.1.2.6
Умножим на .
Этап 11.2.1.3
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.4
Сократим общий множитель и .
Этап 11.2.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.4.2
Сократим общие множители.
Этап 11.2.1.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.4.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.4.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.5
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 11.2.1.5.1
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.5.2
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.6
Упростим числитель.
Этап 11.2.1.6.1
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.6.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.6.3
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.6.4
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.6.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.6.4.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.6.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 11.2.1.6.6
Умножим на .
Этап 11.2.1.7
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.8
Сократим общий множитель и .
Этап 11.2.1.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.8.2
Сократим общие множители.
Этап 11.2.1.8.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.8.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.8.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.9
Умножим .
Этап 11.2.1.9.1
Объединим и .
Этап 11.2.1.9.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 11.2.1.11
Умножим .
Этап 11.2.1.11.1
Объединим и .
Этап 11.2.1.11.2
Умножим на .
Этап 11.2.2
Найдем общий знаменатель.
Этап 11.2.2.1
Умножим на .
Этап 11.2.2.2
Умножим на .
Этап 11.2.2.3
Умножим на .
Этап 11.2.2.4
Умножим на .
Этап 11.2.2.5
Изменим порядок множителей в .
Этап 11.2.2.6
Умножим на .
Этап 11.2.2.7
Умножим на .
Этап 11.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.4
Упростим каждый член.
Этап 11.2.4.1
Умножим на .
Этап 11.2.4.2
Умножим на .
Этап 11.2.5
Упростим путем добавления членов.
Этап 11.2.5.1
Вычтем из .
Этап 11.2.5.2
Добавим и .
Этап 11.2.6
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 каждый член.
Этап 13.1.1
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 13.1.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 13.1.1.2
Применим правило умножения к .
Этап 13.1.1.3
Применим правило умножения к .
Этап 13.1.2
Возведем в степень .
Этап 13.1.3
Упростим числитель.
Этап 13.1.3.1
Возведем в степень .
Этап 13.1.3.2
Перепишем в виде .
Этап 13.1.3.3
Возведем в степень .
Этап 13.1.3.4
Перепишем в виде .
Этап 13.1.3.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.3.4.2
Перепишем в виде .
Этап 13.1.3.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 13.1.3.6
Умножим на .
Этап 13.1.4
Возведем в степень .
Этап 13.1.5
Сократим общий множитель .
Этап 13.1.5.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 13.1.5.2
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.5.3
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.5.4
Сократим общий множитель.
Этап 13.1.5.5
Перепишем это выражение.
Этап 13.1.6
Объединим и .
Этап 13.1.7
Умножим на .
Этап 13.1.8
Сократим общий множитель и .
Этап 13.1.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.8.2
Сократим общие множители.
Этап 13.1.8.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.8.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 13.1.8.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 13.1.9
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 13.1.10
Умножим .
Этап 13.1.10.1
Умножим на .
Этап 13.1.10.2
Объединим и .
Этап 13.1.10.3
Умножим на .
Этап 13.2
Упростим члены.
Этап 13.2.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 13.2.2
Добавим и .
Этап 14
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 15
Этап 15.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 15.2
Упростим результат.
Этап 15.2.1
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.1
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 15.2.1.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.1.2
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.1.3
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.3
Упростим числитель.
Этап 15.2.1.3.1
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.3.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.3.3
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.3.4
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.3.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.3.4.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.3.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 15.2.1.3.6
Умножим на .
Этап 15.2.1.4
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.5
Сократим общий множитель и .
Этап 15.2.1.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.5.2
Сократим общие множители.
Этап 15.2.1.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.6
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 15.2.1.6.1
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.6.2
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.6.3
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.7
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.8
Упростим числитель.
Этап 15.2.1.8.1
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.8.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.8.3
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.8.4
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.8.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.8.4.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.8.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 15.2.1.8.6
Умножим на .
Этап 15.2.1.9
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.10
Сократим общий множитель и .
Этап 15.2.1.10.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.10.2
Сократим общие множители.
Этап 15.2.1.10.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.10.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.10.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.11
Умножим .
Этап 15.2.1.11.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.11.2
Объединим и .
Этап 15.2.1.11.3
Умножим на .
Этап 15.2.1.12
Умножим .
Этап 15.2.1.12.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.12.2
Объединим и .
Этап 15.2.1.12.3
Умножим на .
Этап 15.2.1.13
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 15.2.2
Найдем общий знаменатель.
Этап 15.2.2.1
Умножим на .
Этап 15.2.2.2
Умножим на .
Этап 15.2.2.3
Умножим на .
Этап 15.2.2.4
Умножим на .
Этап 15.2.2.5
Изменим порядок множителей в .
Этап 15.2.2.6
Умножим на .
Этап 15.2.2.7
Умножим на .
Этап 15.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 15.2.4
Упростим каждый член.
Этап 15.2.4.1
Умножим на .
Этап 15.2.4.2
Умножим на .
Этап 15.2.5
Упростим путем добавления членов.
Этап 15.2.5.1
Добавим и .
Этап 15.2.5.2
Вычтем из .
Этап 15.2.5.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 15.2.6
Окончательный ответ: .
Этап 16
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 17
Этап 17.1
Упростим каждый член.
Этап 17.1.1
Возведем в степень .
Этап 17.1.2
Умножим на .
Этап 17.1.3
Умножим на .
Этап 17.2
Вычтем из .
Этап 18
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 19
Этап 19.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 19.2
Упростим результат.
Этап 19.2.1
Упростим каждый член.
Этап 19.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.3
Умножим на .
Этап 19.2.1.4
Умножим на .
Этап 19.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 19.2.2.1
Вычтем из .
Этап 19.2.2.2
Добавим и .
Этап 19.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 20
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 21
Этап 21.1
Упростим каждый член.
Этап 21.1.1
Возведем в степень .
Этап 21.1.2
Умножим на .
Этап 21.1.3
Умножим на .
Этап 21.2
Добавим и .
Этап 22
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 23
Этап 23.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 23.2
Упростим результат.
Этап 23.2.1
Упростим каждый член.
Этап 23.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 23.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 23.2.1.3
Умножим на .
Этап 23.2.1.4
Умножим на .
Этап 23.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 23.2.2.1
Добавим и .
Этап 23.2.2.2
Вычтем из .
Этап 23.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 24
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
— локальный минимум
— локальный минимум
— локальный максимум
Этап 25