Математический анализ Примеры

$f (x) = 7 - 7 x^{2}$ , $(- 4, 5)$

Этап 1

Если функция $f$ непрерывна на интервале $[a, b]$ и дифференцируема на $(a, b)$ , тогда на интервале $(a, b)$ существует хотя бы одно вещественное число $c$ , такое что $f' (c) = \frac{f (b) - f a}{b - a}$ . Теорема о среднем выражает отношение между угловым коэффициентом касательной к кривой при $x = c$ и угловым коэффициентом прямой, проходящей через точки $(a, f (a))$ и $(b, f (b))$ .

Если выражение $f (x)$ непрерывно на $[a, b]$

и если выражение $f (x)$ дифференцируемо на $(a, b)$ ,

тогда существует хотя бы одна точка $c$ на $[a, b]$ : $f' (c) = \frac{f (b) - f a}{b - a}$ .

Этап 2

Проверим непрерывность $f (x) = 7 - 7 x^{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

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.

Интервальное представление:

$(- \infty, \infty)$

Обозначение построения множества:

${x | x \in ℝ}$

Этап 2.2

$f (x)$ — непрерывное выражение в области $[- 4, 5]$ .

Функция является непрерывной.

Этап 3

Найдем производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1

Найдем первую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1.1

Продифференцируем.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1.1.1

По правилу суммы производная $7 - 7 x^{2}$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [7] + \frac{d}{d x} [- 7 x^{2}]$ .

$\frac{d}{d x} [7] + \frac{d}{d x} [- 7 x^{2}]$

Этап 3.1.1.2

Поскольку $7$ является константой относительно $x$ , производная $7$ относительно $x$ равна $0$ .

$0 + \frac{d}{d x} [- 7 x^{2}]$

Этап 3.1.2

Найдем значение $\frac{d}{d x} [- 7 x^{2}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 3.1.2.1

Поскольку $- 7$ является константой относительно $x$ , производная $- 7 x^{2}$ по $x$ равна $- 7 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$0 - 7 \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Этап 3.1.2.2

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 2$ .

$0 - 7 (2 x)$

Этап 3.1.2.3

Умножим $2$ на $- 7$ .

$0 - 14 x$

Этап 3.1.3

Вычтем $14 x$ из $0$ .

$f' (x) = - 14 x$

Этап 3.2

Первая производная $f (x)$ по $x$ равна $- 14 x$ .

$- 14 x$

Этап 4

Выясним, является ли производная непрерывной на $(- 4, 5)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Интервальное представление:

$(- \infty, \infty)$

Обозначение построения множества:

${x | x \in ℝ}$

Этап 4.2

$f' (x)$ — непрерывное выражение в области $(- 4, 5)$ .

Функция является непрерывной.

Этап 5

Функция является дифференцируемой на $(- 4, 5)$ , поскольку производная является непрерывной на $(- 4, 5)$ .

Функция является дифференцируемой.

Этап 6

$f (x)$ удовлетворяет двум условиям теоремы о среднем. Это непрерывное выражение в области $[- 4, 5]$ , дифференцируемое в области $(- 4, 5)$ .

$f (x)$ — непрерывное выражение в области $[- 4, 5]$ , дифференцируемое в области $(- 4, 5)$ .

Этап 7

Найдем значение $f (a)$ из интервала $[- 4, 5]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.1

Заменим в этом выражении переменную $x$ на $- 4$ .

$f (- 4) = 7 - 7 {(- 4)}^{2}$

Этап 7.2

Упростим результат.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 7.2.1.1

Возведем $- 4$ в степень $2$ .

$f (- 4) = 7 - 7 \cdot 16$

Этап 7.2.1.2

Умножим $- 7$ на $16$ .

$f (- 4) = 7 - 112$

Этап 7.2.2

Вычтем $112$ из $7$ .

$f (- 4) = - 105$

Этап 7.2.3

Окончательный ответ: $- 105$ .

$- 105$

Этап 8

Найдем значение $f (b)$ из интервала $[- 4, 5]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1

Заменим в этом выражении переменную $x$ на $5$ .

$f (5) = 7 - 7 {(5)}^{2}$

Этап 8.2

Упростим результат.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.2.1

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.2.1.1

Возведем $5$ в степень $2$ .

$f (5) = 7 - 7 \cdot 25$

Этап 8.2.1.2

Умножим $- 7$ на $25$ .

$f (5) = 7 - 175$

Этап 8.2.2

Вычтем $175$ из $7$ .

$f (5) = - 168$

Этап 8.2.3

Окончательный ответ: $- 168$ .

$- 168$

Этап 9

Решим $- 14 x = \frac{- (f (b) + f (a))}{- (b + a)}$ относительно $x$ . $- 14 x = \frac{- (f (5) + f (- 4))}{- (5 - 4)}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.1

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.1.1

Умножим $- 1$ на $- 105$ .

$- 14 x = \frac{- 168 + 105}{(5) - (- 4)}$

Этап 9.1.2

Умножим $- 1$ на $- 4$ .

$- 14 x = \frac{- 168 + 105}{5 + 4}$

Этап 9.1.3

Добавим $- 168$ и $105$ .

$- 14 x = \frac{- 63}{5 + 4}$

Этап 9.1.4

Добавим $5$ и $4$ .

$- 14 x = \frac{- 63}{9}$

Этап 9.1.5

Разделим $- 63$ на $9$ .

$- 14 x = - 7$

Этап 9.2

Разделим каждый член $- 14 x = - 7$ на $- 14$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.1

Разделим каждый член $- 14 x = - 7$ на $- 14$ .

$\frac{- 14 x}{- 14} = \frac{- 7}{- 14}$

Этап 9.2.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.2.1

Сократим общий множитель $- 14$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.2.1.1

Сократим общий множитель.

$\frac{- 14 x}{- 14} = \frac{- 7}{- 14}$

Этап 9.2.2.1.2

Разделим $x$ на $1$ .

$x = \frac{- 7}{- 14}$

Этап 9.2.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.3.1

Сократим общий множитель $- 7$ и $- 14$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.3.1.1

Вынесем множитель $- 7$ из $- 7$ .

$x = \frac{- 7 (1)}{- 14}$

Этап 9.2.3.1.2

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 9.2.3.1.2.1

Вынесем множитель $- 7$ из $- 14$ .

$x = \frac{- 7 \cdot 1}{- 7 \cdot 2}$

Этап 9.2.3.1.2.2

Сократим общий множитель.

$x = \frac{- 7 \cdot 1}{- 7 \cdot 2}$

Этап 9.2.3.1.2.3

Перепишем это выражение.

$x = \frac{1}{2}$

Этап 10

Касательная, параллельная прямой, которая проходит через конечные точки $a = - 4$ и $b = 5$ , находится в точке $x = \frac{1}{2}$ .

Касательная в точке $x = \frac{1}{2}$ параллельна прямой, которая проходит через конечные точки $a = - 4$ и $b = 5$ .

Этап 11