Математический анализ Примеры

Найти локальный максимум и минимум f(x)=2x^2+3xy+4y^2-2x+10y
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
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.5
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.5.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.5.3
Умножим на .
Этап 1.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.7
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.7.1
Добавим и .
Этап 1.7.2
Добавим и .
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
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.3.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.4
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.4.1
Добавим и .
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
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.5
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.5.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.5.3
Умножим на .
Этап 4.1.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.7
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.7.1
Добавим и .
Этап 4.1.7.2
Добавим и .
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
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 5.2.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.3
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.3.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.3.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.3.1.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.3.3.1.2
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.3.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3.1.2.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.3.1.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3.1.2.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.3.1.2.2.3
Перепишем это выражение.
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
 — локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
 — локальный минимум
Этап 10
Найдем значение y, если .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.1.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.3
Упростим и объединим подобные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.1
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.1.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.5
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.3.1.1.6
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.3.1.1.7
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.3.1.1.8
Добавим и .
Этап 10.2.1.3.1.1.9
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.3
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.3.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.3.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.2
Вычтем из .
Этап 10.2.1.4
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.4.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.4.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.4.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.4.1.3
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.4.1.4
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 10.2.1.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.6
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.6.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.6.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.6.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.6.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.6.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.6.2.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 10.2.1.6.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.6.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.6.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.6.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.6.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.6.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.6.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.9
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.9.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.9.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.9.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.10
Объединим и .
Этап 10.2.1.11
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.12
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.13
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.13.1
Объединим и .
Этап 10.2.1.13.2
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.13.3
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.13.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.13.5
Добавим и .
Этап 10.2.1.14
Объединим и .
Этап 10.2.1.15
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.16
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.16.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 10.2.1.16.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.16.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.16.4
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.16.5
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.17
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.17.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.17.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.18
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.18.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.18.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.18.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.18.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.2
Объединим противоположные члены в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.2.1
Добавим и .
Этап 10.2.2.2
Добавим и .
Этап 10.2.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.4
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.4.2
Умножим на .
Этап 10.2.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.6
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.6.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.6.1.1
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.6.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.6.1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.6.1.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.6.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.6.1.3
Вычтем из .
Этап 10.2.6.1.4
Умножим на .
Этап 10.2.6.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.7
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.8
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.8.1
Объединим и .
Этап 10.2.8.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.9
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.9.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.9.1.1
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.9.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.9.1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.9.1.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.9.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.9.1.3
Добавим и .
Этап 10.2.9.2
Перенесем влево от .
Этап 10.2.10
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.11
Объединим и .
Этап 10.2.12
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.13
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.13.1
Умножим на .
Этап 10.2.13.2
Вычтем из .
Этап 10.2.14
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.15
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.16
Объединим и .
Этап 10.2.17
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.18
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.19
Умножим на .
Этап 10.2.20
Добавим и .
Этап 10.2.21
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.22
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.22.1
Умножим на .
Этап 10.2.22.2
Умножим на .
Этап 10.2.23
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.24
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.24.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.24.2
Умножим на .
Этап 10.2.24.3
Умножим на .
Этап 10.2.25
Окончательный ответ: .
Этап 11
Это локальные экстремумы .
 — локальный минимум
Этап 12