Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Найдем первую производную.
Этап 2.1.1
Продифференцируем.
Этап 2.1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.1.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.2
Найдем значение .
Этап 2.1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.2.3
Умножим на .
Этап 2.1.3
Найдем значение .
Этап 2.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.3.3
Умножим на .
Этап 2.1.4
Найдем значение .
Этап 2.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.1.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.4.3
Умножим на .
Этап 2.2
Первая производная по равна .
Этап 3
Этап 3.1
Пусть первая производная равна .
Этап 3.2
Разложим левую часть уравнения на множители.
Этап 3.2.1
Разложим на множители, используя теорему о рациональных корнях.
Этап 3.2.1.1
Если у многочленной функции целые коэффициенты, то каждый рациональный ноль будет иметь вид , где — делитель константы, а — делитель старшего коэффициента.
Этап 3.2.1.2
Найдем все комбинации . Это ― возможные корни многочлена.
Этап 3.2.1.3
Подставим и упростим выражение. В этом случае выражение равно , поэтому является корнем многочлена.
Этап 3.2.1.3.1
Подставим в многочлен.
Этап 3.2.1.3.2
Возведем в степень .
Этап 3.2.1.3.3
Умножим на .
Этап 3.2.1.3.4
Возведем в степень .
Этап 3.2.1.3.5
Умножим на .
Этап 3.2.1.3.6
Вычтем из .
Этап 3.2.1.3.7
Умножим на .
Этап 3.2.1.3.8
Добавим и .
Этап 3.2.1.3.9
Вычтем из .
Этап 3.2.1.4
Поскольку — известный корень, разделим многочлен на , чтобы найти частное многочленов. Этот многочлен можно будет использовать, чтобы найти оставшиеся корни.
Этап 3.2.1.5
Разделим на .
Этап 3.2.1.5.1
Подготовим многочлены к делению. Если слагаемые представляют не все экспоненты, добавим отсутствующий член со значением .
- | - | + | - |
Этап 3.2.1.5.2
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
- | - | + | - |
Этап 3.2.1.5.3
Умножим новое частное на делитель.
- | - | + | - | ||||||||
+ | - |
Этап 3.2.1.5.4
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
- | - | + | - | ||||||||
- | + |
Этап 3.2.1.5.5
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- |
Этап 3.2.1.5.6
Вынесем следующие члены из исходного делимого в текущее делимое.
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + |
Этап 3.2.1.5.7
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
- | |||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + |
Этап 3.2.1.5.8
Умножим новое частное на делитель.
- | |||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
- | + |
Этап 3.2.1.5.9
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
- | |||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - |
Этап 3.2.1.5.10
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
- | |||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
+ |
Этап 3.2.1.5.11
Вынесем следующие члены из исходного делимого в текущее делимое.
- | |||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
+ | - |
Этап 3.2.1.5.12
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
- | + | ||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
+ | - |
Этап 3.2.1.5.13
Умножим новое частное на делитель.
- | + | ||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
+ | - |
Этап 3.2.1.5.14
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
- | + | ||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
- | + |
Этап 3.2.1.5.15
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
- | + | ||||||||||
- | - | + | - | ||||||||
- | + | ||||||||||
- | + | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
+ | - | ||||||||||
- | + | ||||||||||
Этап 3.2.1.5.16
Поскольку остаток равен , окончательным ответом является частное.
Этап 3.2.1.6
Запишем в виде набора множителей.
Этап 3.2.2
Разложим на множители методом группировки
Этап 3.2.2.1
Разложим на множители методом группировки
Этап 3.2.2.1.1
Для многочлена вида представим средний член в виде суммы двух членов, произведение которых равно , а сумма — .
Этап 3.2.2.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.2.2.1.1.2
Запишем как плюс
Этап 3.2.2.1.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.2.2.1.2
Вынесем наибольший общий делитель из каждой группы.
Этап 3.2.2.1.2.1
Сгруппируем первые два члена и последние два члена.
Этап 3.2.2.1.2.2
Вынесем наибольший общий делитель (НОД) из каждой группы.
Этап 3.2.2.1.3
Разложим многочлен, вынеся наибольший общий делитель .
Этап 3.2.2.2
Избавимся от ненужных скобок.
Этап 3.3
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 3.4
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 3.4.1
Приравняем к .
Этап 3.4.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 3.5
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 3.5.1
Приравняем к .
Этап 3.5.2
Решим относительно .
Этап 3.5.2.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 3.5.2.2
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 3.5.2.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.5.2.2.2
Упростим левую часть.
Этап 3.5.2.2.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 3.5.2.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.5.2.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 3.6
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
Этап 4
Значения, при которых производная равна : .
Этап 5
Разобьем на отдельные интервалы вокруг значений , при которых производная равна или не определена.
Этап 6
Этап 6.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 6.2
Упростим результат.
Этап 6.2.1
Упростим каждый член.
Этап 6.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.2.1.2
Умножим на .
Этап 6.2.1.3
Возведем в степень .
Этап 6.2.1.4
Умножим на .
Этап 6.2.1.5
Умножим на .
Этап 6.2.2
Упростим путем вычитания чисел.
Этап 6.2.2.1
Вычтем из .
Этап 6.2.2.2
Вычтем из .
Этап 6.2.2.3
Вычтем из .
Этап 6.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 6.3
При производная имеет вид . Поскольку это отрицательная величина, функция убывает в диапазоне .
Убывание на , так как
Убывание на , так как
Этап 7
Этап 7.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 7.2
Упростим результат.
Этап 7.2.1
Упростим каждый член.
Этап 7.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 7.2.1.2
Умножим на .
Этап 7.2.1.3
Возведем в степень .
Этап 7.2.1.4
Умножим на .
Этап 7.2.1.5
Умножим на .
Этап 7.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 7.2.2.1
Вычтем из .
Этап 7.2.2.2
Добавим и .
Этап 7.2.2.3
Вычтем из .
Этап 7.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 7.3
При производная имеет вид . Поскольку это положительная величина, функция возрастает в диапазоне .
Возрастание в области , так как
Возрастание в области , так как
Этап 8
Этап 8.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 8.2
Упростим результат.
Этап 8.2.1
Упростим каждый член.
Этап 8.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 8.2.1.2
Умножим на .
Этап 8.2.1.3
Возведем в степень .
Этап 8.2.1.4
Умножим на .
Этап 8.2.1.5
Умножим на .
Этап 8.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 8.2.2.1
Вычтем из .
Этап 8.2.2.2
Добавим и .
Этап 8.2.2.3
Вычтем из .
Этап 8.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 8.3
При производная имеет вид . Поскольку это положительная величина, функция возрастает в диапазоне .
Возрастание в области , так как
Возрастание в области , так как
Этап 9
Перечислим интервалы, на которых функция возрастает и убывает.
Возрастание в области:
Убывание на:
Этап 10