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
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.4
Найдем значение .
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
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
По правилу суммы производная по имеет вид .
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.4
Найдем значение .
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
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 5.3
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 5.4
Упростим.
Этап 5.4.1
Упростим числитель.
Этап 5.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.4.1.2
Умножим .
Этап 5.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.4.1.3
Добавим и .
Этап 5.4.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.4.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.4.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.4.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.4.2
Умножим на .
Этап 5.4.3
Упростим .
Этап 5.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.5.1
Упростим числитель.
Этап 5.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.5.1.2
Умножим .
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 .
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 5.5.4
Заменим на .
Этап 5.5.5
Перепишем в виде .
Этап 5.5.6
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.7
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.6
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.6.1
Упростим числитель.
Этап 5.6.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.6.1.2
Умножим .
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 .
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 5.6.5
Перепишем в виде .
Этап 5.6.6
Вынесем множитель из .
Этап 5.6.7
Вынесем множитель из .
Этап 5.6.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.7
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
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
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.1.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 9.1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.1.3
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.1.4
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.2
Умножим на .
Этап 9.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 9.1.4
Умножим на .
Этап 9.1.5
Умножим на .
Этап 9.2
Упростим путем добавления чисел.
Этап 9.2.1
Добавим и .
Этап 9.2.2
Добавим и .
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
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
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.3
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.4.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 11.2.1.4.2
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.4.3
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.4.4
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.5
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 11.2.1.6
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.6.1
Единица в любой степени равна единице.
Этап 11.2.1.6.2
Единица в любой степени равна единице.
Этап 11.2.1.6.3
Умножим на .
Этап 11.2.1.6.4
Умножим на .
Этап 11.2.1.6.5
Умножим на .
Этап 11.2.1.6.6
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.6.7
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.6.8
Умножим на .
Этап 11.2.1.6.9
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.6.9.1
С помощью запишем в виде .
Этап 11.2.1.6.9.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.6.9.3
Объединим и .
Этап 11.2.1.6.9.4
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.6.9.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.6.9.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.6.9.5
Найдем экспоненту.
Этап 11.2.1.6.10
Умножим на .
Этап 11.2.1.6.11
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.6.12
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.6.13
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.6.14
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.6.15
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.6.15.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.6.15.2
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.6.16
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 11.2.1.6.17
Умножим на .
Этап 11.2.1.7
Добавим и .
Этап 11.2.1.8
Вычтем из .
Этап 11.2.1.9
Сократим общий множитель и .
Этап 11.2.1.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.9.2
Сократим общие множители.
Этап 11.2.1.9.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.9.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.9.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 11.2.1.11
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 11.2.1.11.1
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.11.2
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.12
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.13
Умножим на .
Этап 11.2.1.14
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.15
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.16
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 11.2.1.16.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.16.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.16.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.1.17
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 11.2.1.17.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.17.1.1
Умножим на .
Этап 11.2.1.17.1.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.17.1.3
Умножим на .
Этап 11.2.1.17.1.4
Умножим .
Этап 11.2.1.17.1.4.1
Умножим на .
Этап 11.2.1.17.1.4.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.17.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.17.1.4.4
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.17.1.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 11.2.1.17.1.4.6
Добавим и .
Этап 11.2.1.17.1.5
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.17.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 11.2.1.17.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.17.1.5.3
Объединим и .
Этап 11.2.1.17.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.17.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.17.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.17.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 11.2.1.17.2
Добавим и .
Этап 11.2.1.17.3
Вычтем из .
Этап 11.2.1.18
Сократим общий множитель и .
Этап 11.2.1.18.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.18.2
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.18.3
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.18.4
Сократим общие множители.
Этап 11.2.1.18.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.18.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.18.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.19
Умножим .
Этап 11.2.1.19.1
Умножим на .
Этап 11.2.1.19.2
Объединим и .
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
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.4.2
Умножим на .
Этап 11.2.4.3
Умножим на .
Этап 11.2.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.4.5
Умножим на .
Этап 11.2.4.6
Умножим на .
Этап 11.2.4.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.4.8
Умножим на .
Этап 11.2.4.9
Умножим на .
Этап 11.2.4.10
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 11.2.4.11
Умножим на .
Этап 11.2.4.12
Умножим на .
Этап 11.2.5
Упростим путем добавления членов.
Этап 11.2.5.1
Добавим и .
Этап 11.2.5.2
Добавим и .
Этап 11.2.5.3
Вычтем из .
Этап 11.2.5.4
Вычтем из .
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
Сократим общий множитель .
Этап 13.1.1.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 13.1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.1.3
Сократим общий множитель.
Этап 13.1.1.4
Перепишем это выражение.
Этап 13.1.2
Умножим на .
Этап 13.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.4
Умножим на .
Этап 13.2
Упростим путем добавления чисел.
Этап 13.2.1
Добавим и .
Этап 13.2.2
Вычтем из .
Этап 14
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
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 15.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.3
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.4.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 15.2.1.4.2
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.4.3
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.4.4
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.5
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 15.2.1.6
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.6.1
Единица в любой степени равна единице.
Этап 15.2.1.6.2
Единица в любой степени равна единице.
Этап 15.2.1.6.3
Умножим на .
Этап 15.2.1.6.4
Умножим на .
Этап 15.2.1.6.5
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.6.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 15.2.1.6.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 15.2.1.6.5.3
Объединим и .
Этап 15.2.1.6.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.6.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.6.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.6.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 15.2.1.6.6
Умножим на .
Этап 15.2.1.6.7
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.6.8
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.6.9
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.6.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.6.9.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.6.10
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 15.2.1.7
Добавим и .
Этап 15.2.1.8
Добавим и .
Этап 15.2.1.9
Сократим общий множитель и .
Этап 15.2.1.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.9.2
Сократим общие множители.
Этап 15.2.1.9.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.9.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.9.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 15.2.1.11
Применим правило степени для распределения показателей.
Этап 15.2.1.11.1
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.11.2
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.12
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.13
Умножим на .
Этап 15.2.1.14
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.15
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.16
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 15.2.1.16.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.16.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.16.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.17
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 15.2.1.17.1
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.17.1.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.17.1.2
Умножим на .
Этап 15.2.1.17.1.3
Умножим на .
Этап 15.2.1.17.1.4
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 15.2.1.17.1.5
Умножим на .
Этап 15.2.1.17.1.6
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.17.1.7
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 15.2.1.17.2
Добавим и .
Этап 15.2.1.17.3
Добавим и .
Этап 15.2.1.18
Сократим общий множитель и .
Этап 15.2.1.18.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.18.2
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.18.3
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.18.4
Сократим общие множители.
Этап 15.2.1.18.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.18.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.18.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.19
Умножим .
Этап 15.2.1.19.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.19.2
Объединим и .
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
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.4.2
Умножим на .
Этап 15.2.4.3
Умножим на .
Этап 15.2.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.4.5
Умножим на .
Этап 15.2.4.6
Перенесем влево от .
Этап 15.2.4.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.4.8
Умножим на .
Этап 15.2.4.9
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.4.10
Умножим на .
Этап 15.2.4.11
Умножим на .
Этап 15.2.5
Упростим путем добавления членов.
Этап 15.2.5.1
Добавим и .
Этап 15.2.5.2
Добавим и .
Этап 15.2.5.3
Добавим и .
Этап 15.2.5.4
Добавим и .
Этап 15.2.6
Окончательный ответ: .
Этап 16
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
— локальный максимум
Этап 17