Введите задачу...
Математический анализ Примеры
f(x)=xx2-x+25f(x)=xx2−x+25 , [0,15][0,15]
Этап 1
Этап 1.1
Найдем первую производную.
Этап 1.1.1
Найдем первую производную.
Этап 1.1.1.1
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что ddx[f(x)g(x)]ddx[f(x)g(x)] имеет вид g(x)ddx[f(x)]-f(x)ddx[g(x)]g(x)2g(x)ddx[f(x)]−f(x)ddx[g(x)]g(x)2, где f(x)=xf(x)=x и g(x)=x2-x+25g(x)=x2−x+25.
(x2-x+25)ddx[x]-xddx[x2-x+25](x2-x+25)2(x2−x+25)ddx[x]−xddx[x2−x+25](x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2
Продифференцируем.
Этап 1.1.1.2.1
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что ddx[xn]ddx[xn] имеет вид nxn-1nxn−1, где n=1n=1.
(x2-x+25)⋅1-xddx[x2-x+25](x2-x+25)2(x2−x+25)⋅1−xddx[x2−x+25](x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2.2
Умножим x2-x+25x2−x+25 на 11.
x2-x+25-xddx[x2-x+25](x2-x+25)2x2−x+25−xddx[x2−x+25](x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2.3
По правилу суммы производная x2-x+25x2−x+25 по xx имеет вид ddx[x2]+ddx[-x]+ddx[25]ddx[x2]+ddx[−x]+ddx[25].
x2-x+25-x(ddx[x2]+ddx[-x]+ddx[25])(x2-x+25)2x2−x+25−x(ddx[x2]+ddx[−x]+ddx[25])(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что ddx[xn]ddx[xn] имеет вид nxn-1nxn−1, где n=2n=2.
x2-x+25-x(2x+ddx[-x]+ddx[25])(x2-x+25)2x2−x+25−x(2x+ddx[−x]+ddx[25])(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2.5
Поскольку -1−1 является константой относительно xx, производная -x−x по xx равна -ddx[x]−ddx[x].
x2-x+25-x(2x-ddx[x]+ddx[25])(x2-x+25)2x2−x+25−x(2x−ddx[x]+ddx[25])(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2.6
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что ddx[xn]ddx[xn] имеет вид nxn-1nxn−1, где n=1n=1.
x2-x+25-x(2x-1⋅1+ddx[25])(x2-x+25)2x2−x+25−x(2x−1⋅1+ddx[25])(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2.7
Умножим -1−1 на 11.
x2-x+25-x(2x-1+ddx[25])(x2-x+25)2x2−x+25−x(2x−1+ddx[25])(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2.8
Поскольку 2525 является константой относительно xx, производная 2525 относительно xx равна 00.
x2-x+25-x(2x-1+0)(x2-x+25)2x2−x+25−x(2x−1+0)(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.2.9
Добавим 2x-12x−1 и 00.
x2-x+25-x(2x-1)(x2-x+25)2x2−x+25−x(2x−1)(x2−x+25)2
x2-x+25-x(2x-1)(x2-x+25)2x2−x+25−x(2x−1)(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3
Упростим.
Этап 1.1.1.3.1
Применим свойство дистрибутивности.
x2-x+25-x(2x)-x⋅-1(x2-x+25)2x2−x+25−x(2x)−x⋅−1(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2
Упростим числитель.
Этап 1.1.1.3.2.1
Упростим каждый член.
Этап 1.1.1.3.2.1.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
x2-x+25-1⋅2x⋅x-x⋅-1(x2-x+25)2x2−x+25−1⋅2x⋅x−x⋅−1(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2.1.2
Умножим xx на xx, сложив экспоненты.
Этап 1.1.1.3.2.1.2.1
Перенесем xx.
x2-x+25-1⋅2(x⋅x)-x⋅-1(x2-x+25)2x2−x+25−1⋅2(x⋅x)−x⋅−1(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2.1.2.2
Умножим xx на xx.
x2-x+25-1⋅2x2-x⋅-1(x2-x+25)2x2−x+25−1⋅2x2−x⋅−1(x2−x+25)2
x2-x+25-1⋅2x2-x⋅-1(x2-x+25)2x2−x+25−1⋅2x2−x⋅−1(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2.1.3
Умножим -1−1 на 22.
x2-x+25-2x2-x⋅-1(x2-x+25)2x2−x+25−2x2−x⋅−1(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2.1.4
Умножим -x⋅-1−x⋅−1.
Этап 1.1.1.3.2.1.4.1
Умножим -1−1 на -1−1.
x2-x+25-2x2+1x(x2-x+25)2x2−x+25−2x2+1x(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2.1.4.2
Умножим xx на 11.
x2-x+25-2x2+x(x2-x+25)2x2−x+25−2x2+x(x2−x+25)2
x2-x+25-2x2+x(x2-x+25)2x2−x+25−2x2+x(x2−x+25)2
x2-x+25-2x2+x(x2-x+25)2x2−x+25−2x2+x(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2.2
Объединим противоположные члены в x2-x+25-2x2+xx2−x+25−2x2+x.
Этап 1.1.1.3.2.2.1
Добавим -x−x и xx.
x2+25-2x2+0(x2-x+25)2x2+25−2x2+0(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2.2.2
Добавим x2+25-2x2x2+25−2x2 и 00.
x2+25-2x2(x2-x+25)2x2+25−2x2(x2−x+25)2
x2+25-2x2(x2-x+25)2x2+25−2x2(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.2.3
Вычтем 2x22x2 из x2x2.
-x2+25(x2-x+25)2−x2+25(x2−x+25)2
-x2+25(x2-x+25)2−x2+25(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.3
Упростим числитель.
Этап 1.1.1.3.3.1
Перепишем 2525 в виде 5252.
-x2+52(x2-x+25)2−x2+52(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.3.2
Изменим порядок -x2−x2 и 5252.
52-x2(x2-x+25)252−x2(x2−x+25)2
Этап 1.1.1.3.3.3
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, a2-b2=(a+b)(a-b)a2−b2=(a+b)(a−b), где a=5a=5 и b=xb=x.
f′(x)=(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
f′(x)=(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
f′(x)=(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
f′(x)=(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
Этап 1.1.2
Первая производная f(x) по x равна (5+x)(5-x)(x2-x+25)2.
(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
Этап 1.2
Приравняем первую производную к 0, затем найдем решение уравнения (5+x)(5-x)(x2-x+25)2=0.
Этап 1.2.1
Пусть первая производная равна 0.
(5+x)(5-x)(x2-x+25)2=0
Этап 1.2.2
Приравняем числитель к нулю.
(5+x)(5-x)=0
Этап 1.2.3
Решим уравнение относительно x.
Этап 1.2.3.1
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен 0, все выражение равно 0.
5+x=0
5-x=0
Этап 1.2.3.2
Приравняем 5+x к 0, затем решим относительно x.
Этап 1.2.3.2.1
Приравняем 5+x к 0.
5+x=0
Этап 1.2.3.2.2
Вычтем 5 из обеих частей уравнения.
x=-5
x=-5
Этап 1.2.3.3
Приравняем 5-x к 0, затем решим относительно x.
Этап 1.2.3.3.1
Приравняем 5-x к 0.
5-x=0
Этап 1.2.3.3.2
Решим 5-x=0 относительно x.
Этап 1.2.3.3.2.1
Вычтем 5 из обеих частей уравнения.
-x=-5
Этап 1.2.3.3.2.2
Разделим каждый член -x=-5 на -1 и упростим.
Этап 1.2.3.3.2.2.1
Разделим каждый член -x=-5 на -1.
-x-1=-5-1
Этап 1.2.3.3.2.2.2
Упростим левую часть.
Этап 1.2.3.3.2.2.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
x1=-5-1
Этап 1.2.3.3.2.2.2.2
Разделим x на 1.
x=-5-1
x=-5-1
Этап 1.2.3.3.2.2.3
Упростим правую часть.
Этап 1.2.3.3.2.2.3.1
Разделим -5 на -1.
x=5
x=5
x=5
x=5
x=5
Этап 1.2.3.4
Окончательным решением являются все значения, при которых (5+x)(5-x)=0 верно.
x=-5,5
x=-5,5
x=-5,5
Этап 1.3
Найдем значения, при которых производная не определена.
Этап 1.3.1
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 1.4
Вычислим xx2-x+25 для каждого значения x, для которого производная равна 0 или не определена.
Этап 1.4.1
Найдем значение в x=-5.
Этап 1.4.1.1
Подставим -5 вместо x.
-5(-5)2-(-5)+25
Этап 1.4.1.2
Упростим.
Этап 1.4.1.2.1
Упростим знаменатель.
Этап 1.4.1.2.1.1
Возведем -5 в степень 2.
-525-(-5)+25
Этап 1.4.1.2.1.2
Умножим -1 на -5.
-525+5+25
Этап 1.4.1.2.1.3
Добавим 25 и 5.
-530+25
Этап 1.4.1.2.1.4
Добавим 30 и 25.
-555
-555
Этап 1.4.1.2.2
Сократим выражение, путем отбрасывания общих множителей.
Этап 1.4.1.2.2.1
Сократим общий множитель -5 и 55.
Этап 1.4.1.2.2.1.1
Вынесем множитель 5 из -5.
5(-1)55
Этап 1.4.1.2.2.1.2
Сократим общие множители.
Этап 1.4.1.2.2.1.2.1
Вынесем множитель 5 из 55.
5⋅-15⋅11
Этап 1.4.1.2.2.1.2.2
Сократим общий множитель.
5⋅-15⋅11
Этап 1.4.1.2.2.1.2.3
Перепишем это выражение.
-111
-111
-111
Этап 1.4.1.2.2.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
-111
-111
-111
-111
Этап 1.4.2
Найдем значение в x=5.
Этап 1.4.2.1
Подставим 5 вместо x.
5(5)2-(5)+25
Этап 1.4.2.2
Упростим.
Этап 1.4.2.2.1
Сократим общий множитель 5 и (5)2-(5)+25.
Этап 1.4.2.2.1.1
Вынесем множитель 5 из 5.
5⋅152-(5)+25
Этап 1.4.2.2.1.2
Сократим общие множители.
Этап 1.4.2.2.1.2.1
Вынесем множитель 5 из 52.
5⋅15⋅5-(5)+25
Этап 1.4.2.2.1.2.2
Вынесем множитель 5 из -(5).
5⋅15⋅5+5⋅-1+25
Этап 1.4.2.2.1.2.3
Вынесем множитель 5 из 5⋅5+5⋅-1.
5⋅15⋅(5-1)+25
Этап 1.4.2.2.1.2.4
Вынесем множитель 5 из 25.
5⋅15⋅(5-1)+5(5)
Этап 1.4.2.2.1.2.5
Вынесем множитель 5 из 5⋅(5-1)+5(5).
5⋅15⋅(5-1+5)
Этап 1.4.2.2.1.2.6
Сократим общий множитель.
5⋅15⋅(5-1+5)
Этап 1.4.2.2.1.2.7
Перепишем это выражение.
15-1+5
15-1+5
15-1+5
Этап 1.4.2.2.2
Упростим знаменатель.
Этап 1.4.2.2.2.1
Вычтем 1 из 5.
14+5
Этап 1.4.2.2.2.2
Добавим 4 и 5.
19
19
19
19
Этап 1.4.3
Перечислим все точки.
(-5,-111),(5,19)
(-5,-111),(5,19)
(-5,-111),(5,19)
Этап 2
Исключим точки, которые не принадлежат данному интервалу.
(5,19)
Этап 3
Этап 3.1
Найдем значение в x=0.
Этап 3.1.1
Подставим 0 вместо x.
0(0)2-(0)+25
Этап 3.1.2
Упростим.
Этап 3.1.2.1
Упростим знаменатель.
Этап 3.1.2.1.1
Возведение 0 в любую положительную степень дает 0.
00-(0)+25
Этап 3.1.2.1.2
Умножим -1 на 0.
00+0+25
Этап 3.1.2.1.3
Добавим 0 и 0.
00+25
Этап 3.1.2.1.4
Добавим 0 и 25.
025
025
Этап 3.1.2.2
Разделим 0 на 25.
0
0
0
Этап 3.2
Найдем значение в x=15.
Этап 3.2.1
Подставим 15 вместо x.
15(15)2-(15)+25
Этап 3.2.2
Упростим.
Этап 3.2.2.1
Упростим знаменатель.
Этап 3.2.2.1.1
Возведем 15 в степень 2.
15225-(15)+25
Этап 3.2.2.1.2
Умножим -1 на 15.
15225-15+25
Этап 3.2.2.1.3
Вычтем 15 из 225.
15210+25
Этап 3.2.2.1.4
Добавим 210 и 25.
15235
15235
Этап 3.2.2.2
Сократим общий множитель 15 и 235.
Этап 3.2.2.2.1
Вынесем множитель 5 из 15.
5(3)235
Этап 3.2.2.2.2
Сократим общие множители.
Этап 3.2.2.2.2.1
Вынесем множитель 5 из 235.
5⋅35⋅47
Этап 3.2.2.2.2.2
Сократим общий множитель.
5⋅35⋅47
Этап 3.2.2.2.2.3
Перепишем это выражение.
347
347
347
347
347
Этап 3.3
Перечислим все точки.
(0,0),(15,347)
(0,0),(15,347)
Этап 4
Сравним значения f(x), найденные для каждого значения x, чтобы определить абсолютные максимум и минимум на заданном интервале. Максимум будет наблюдаться при наибольшем значении f(x), а минимум — при наименьшем значении f(x).
Абсолютный максимум: (5,19)
Абсолютный минимум: (0,0)
Этап 5
