Giải tích Ví dụ
f(x)=x4+2x2-8xf(x)=x4+2x2−8x
Bước 1
Bước 1.1
Tìm đạo hàm bậc một.
Bước 1.1.1
Tìm đạo hàm.
Bước 1.1.1.1
Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của x4+2x2-8xx4+2x2−8x đối với xx là ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x]ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[−8x].
ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x]ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[−8x]
Bước 1.1.1.2
Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng ddx[xn]ddx[xn] là nxn-1nxn−1 trong đó n=4n=4.
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]4x3+ddx[2x2]+ddx[−8x]
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]4x3+ddx[2x2]+ddx[−8x]
Bước 1.1.2
Tính ddx[2x2]ddx[2x2].
Bước 1.1.2.1
Vì 2 không đổi đối với x, nên đạo hàm của 2x2 đối với x là 2ddx[x2].
4x3+2ddx[x2]+ddx[-8x]
Bước 1.1.2.2
Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng ddx[xn] là nxn-1 trong đó n=2.
4x3+2(2x)+ddx[-8x]
Bước 1.1.2.3
Nhân 2 với 2.
4x3+4x+ddx[-8x]
4x3+4x+ddx[-8x]
Bước 1.1.3
Tính ddx[-8x].
Bước 1.1.3.1
Vì -8 không đổi đối với x, nên đạo hàm của -8x đối với x là -8ddx[x].
4x3+4x-8ddx[x]
Bước 1.1.3.2
Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng ddx[xn] là nxn-1 trong đó n=1.
4x3+4x-8⋅1
Bước 1.1.3.3
Nhân -8 với 1.
f′(x)=4x3+4x-8
f′(x)=4x3+4x-8
f′(x)=4x3+4x-8
Bước 1.2
Đạo hàm bậc nhất của f(x) đối với x là 4x3+4x-8.
4x3+4x-8
4x3+4x-8
Bước 2
Bước 2.1
Cho đạo hàm bằng 0.
4x3+4x-8=0
Bước 2.2
Phân tích vế trái của phương trình thành thừa số.
Bước 2.2.1
Đưa 4 ra ngoài 4x3+4x-8.
Bước 2.2.1.1
Đưa 4 ra ngoài 4x3.
4(x3)+4x-8=0
Bước 2.2.1.2
Đưa 4 ra ngoài 4x.
4(x3)+4(x)-8=0
Bước 2.2.1.3
Đưa 4 ra ngoài -8.
4(x3)+4x+4⋅-2=0
Bước 2.2.1.4
Đưa 4 ra ngoài 4(x3)+4x.
4(x3+x)+4⋅-2=0
Bước 2.2.1.5
Đưa 4 ra ngoài 4(x3+x)+4⋅-2.
4(x3+x-2)=0
4(x3+x-2)=0
Bước 2.2.2
Phân tích thành thừa số.
Bước 2.2.2.1
Phân tích x3+x-2 thành thừa số bằng phương pháp kiểm tra nghiệm hữu tỉ.
Bước 2.2.2.1.1
Nếu một hàm đa thức có các hệ số là số nguyên, thì mọi điểm zero hữu tỉ sẽ có dạng pq trong đó p là một thừa số của hằng số và q là một thừa số của hệ số cao nhất.
p=±1,±2
q=±1
Bước 2.2.2.1.2
Tìm tất cả các tổ hợp của ±pq. Đây là những nghiệm có thể có của các hàm số đa thức.
±1,±2
Bước 2.2.2.1.3
Thay 1 và rút gọn biểu thức. Trong trường hợp này, biểu thức bằng 0 vì vậy 1 là một nghiệm của đa thức.
Bước 2.2.2.1.3.1
Thay 1 vào đa thức.
13+1-2
Bước 2.2.2.1.3.2
Nâng 1 lên lũy thừa 3.
1+1-2
Bước 2.2.2.1.3.3
Cộng 1 và 1.
2-2
Bước 2.2.2.1.3.4
Trừ 2 khỏi 2.
0
0
Bước 2.2.2.1.4
Vì 1 là một nghiệm đã biết, chia đa thức cho x-1 để tìm thương đa thức. Đa thức này sau đó có thể được sử dụng để tìm các nghiệm còn lại.
x3+x-2x-1
Bước 2.2.2.1.5
Chia x3+x-2 cho x-1.
Bước 2.2.2.1.5.1
Lập các đa thức được chia. Nếu không có đủ số hạng cho mọi số mũ, hãy chèn một số hạng có giá trị 0.
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 |
Bước 2.2.2.1.5.2
Chia số hạng bậc cao nhất trong biểu thức bị chia x3 cho số hạng bậc cao nhất trong biểu thức chia x.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 |
Bước 2.2.2.1.5.3
Nhân số hạng thương số mới với số chia.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
+ | x3 | - | x2 |
Bước 2.2.2.1.5.4
Biểu thức cần được trừ khỏi số bị chia, vì vậy hãy đổi tất cả các dấu trong x3-x2
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 |
Bước 2.2.2.1.5.5
Sau khi đổi các dấu, cộng số bị chia cuối cùng của đa thức từ phép nhân để tìm số bị chia mới.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 |
Bước 2.2.2.1.5.6
Đưa các số hạng tiếp theo từ biểu thức bị chia ban đầu xuống dưới biểu thức bị chia hiện tại.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x |
Bước 2.2.2.1.5.7
Chia số hạng bậc cao nhất trong biểu thức bị chia x2 cho số hạng bậc cao nhất trong biểu thức chia x.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x |
Bước 2.2.2.1.5.8
Nhân số hạng thương số mới với số chia.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
+ | x2 | - | x |
Bước 2.2.2.1.5.9
Biểu thức cần được trừ khỏi số bị chia, vì vậy hãy đổi tất cả các dấu trong x2-x
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x |
Bước 2.2.2.1.5.10
Sau khi đổi các dấu, cộng số bị chia cuối cùng của đa thức từ phép nhân để tìm số bị chia mới.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x |
Bước 2.2.2.1.5.11
Đưa các số hạng tiếp theo từ biểu thức bị chia ban đầu xuống dưới biểu thức bị chia hiện tại.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
Bước 2.2.2.1.5.12
Chia số hạng bậc cao nhất trong biểu thức bị chia 2x cho số hạng bậc cao nhất trong biểu thức chia x.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
Bước 2.2.2.1.5.13
Nhân số hạng thương số mới với số chia.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
Bước 2.2.2.1.5.14
Biểu thức cần được trừ khỏi số bị chia, vì vậy hãy đổi tất cả các dấu trong 2x-2
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
- | 2x | + | 2 |
Bước 2.2.2.1.5.15
Sau khi đổi các dấu, cộng số bị chia cuối cùng của đa thức từ phép nhân để tìm số bị chia mới.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
- | 2x | + | 2 | ||||||||
0 |
Bước 2.2.2.1.5.16
Vì số dư là 0, nên câu trả lời cuối cùng là thương.
x2+x+2
x2+x+2
Bước 2.2.2.1.6
Viết x3+x-2 ở dạng một tập hợp các thừa số.
4((x-1)(x2+x+2))=0
4((x-1)(x2+x+2))=0
Bước 2.2.2.2
Loại bỏ các dấu ngoặc đơn không cần thiết.
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
Bước 2.3
Nếu bất kỳ thừa số riêng lẻ nào ở vế trái của phương trình bằng 0, toàn bộ biểu thức sẽ bằng 0.
x-1=0
x2+x+2=0
Bước 2.4
Đặt x-1 bằng 0 và giải tìm x.
Bước 2.4.1
Đặt x-1 bằng với 0.
x-1=0
Bước 2.4.2
Cộng 1 cho cả hai vế của phương trình.
x=1
x=1
Bước 2.5
Đặt x2+x+2 bằng 0 và giải tìm x.
Bước 2.5.1
Đặt x2+x+2 bằng với 0.
x2+x+2=0
Bước 2.5.2
Giải x2+x+2=0 để tìm x.
Bước 2.5.2.1
Sử dụng công thức bậc hai để tìm các đáp án.
-b±√b2-4(ac)2a
Bước 2.5.2.2
Thay các giá trị a=1, b=1, và c=2 vào công thức bậc hai và giải tìm x.
-1±√12-4⋅(1⋅2)2⋅1
Bước 2.5.2.3
Rút gọn.
Bước 2.5.2.3.1
Rút gọn tử số.
Bước 2.5.2.3.1.1
Một mũ bất kỳ số nào là một.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Bước 2.5.2.3.1.2
Nhân -4⋅1⋅2.
Bước 2.5.2.3.1.2.1
Nhân -4 với 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Bước 2.5.2.3.1.2.2
Nhân -4 với 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Bước 2.5.2.3.1.3
Trừ 8 khỏi 1.
x=-1±√-72⋅1
Bước 2.5.2.3.1.4
Viết lại -7 ở dạng -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Bước 2.5.2.3.1.5
Viết lại √-1(7) ở dạng √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Bước 2.5.2.3.1.6
Viết lại √-1 ở dạng i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Bước 2.5.2.3.2
Nhân 2 với 1.
x=-1±i√72
x=-1±i√72
Bước 2.5.2.4
Rút gọn biểu thức để giải tìm phần + của ±.
Bước 2.5.2.4.1
Rút gọn tử số.
Bước 2.5.2.4.1.1
Một mũ bất kỳ số nào là một.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Bước 2.5.2.4.1.2
Nhân -4⋅1⋅2.
Bước 2.5.2.4.1.2.1
Nhân -4 với 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Bước 2.5.2.4.1.2.2
Nhân -4 với 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Bước 2.5.2.4.1.3
Trừ 8 khỏi 1.
x=-1±√-72⋅1
Bước 2.5.2.4.1.4
Viết lại -7 ở dạng -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Bước 2.5.2.4.1.5
Viết lại √-1(7) ở dạng √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Bước 2.5.2.4.1.6
Viết lại √-1 ở dạng i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Bước 2.5.2.4.2
Nhân 2 với 1.
x=-1±i√72
Bước 2.5.2.4.3
Chuyển đổi ± thành +.
x=-1+i√72
Bước 2.5.2.4.4
Viết lại -1 ở dạng -1(1).
x=-1⋅1+i√72
Bước 2.5.2.4.5
Đưa -1 ra ngoài i√7.
x=-1⋅1-(-i√7)2
Bước 2.5.2.4.6
Đưa -1 ra ngoài -1(1)-(-i√7).
x=-1(1-i√7)2
Bước 2.5.2.4.7
Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.
x=-1-i√72
x=-1-i√72
Bước 2.5.2.5
Rút gọn biểu thức để giải tìm phần - của ±.
Bước 2.5.2.5.1
Rút gọn tử số.
Bước 2.5.2.5.1.1
Một mũ bất kỳ số nào là một.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Bước 2.5.2.5.1.2
Nhân -4⋅1⋅2.
Bước 2.5.2.5.1.2.1
Nhân -4 với 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Bước 2.5.2.5.1.2.2
Nhân -4 với 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Bước 2.5.2.5.1.3
Trừ 8 khỏi 1.
x=-1±√-72⋅1
Bước 2.5.2.5.1.4
Viết lại -7 ở dạng -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Bước 2.5.2.5.1.5
Viết lại √-1(7) ở dạng √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Bước 2.5.2.5.1.6
Viết lại √-1 ở dạng i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Bước 2.5.2.5.2
Nhân 2 với 1.
x=-1±i√72
Bước 2.5.2.5.3
Chuyển đổi ± thành -.
x=-1-i√72
Bước 2.5.2.5.4
Viết lại -1 ở dạng -1(1).
x=-1⋅1-i√72
Bước 2.5.2.5.5
Đưa -1 ra ngoài -i√7.
x=-1⋅1-(i√7)2
Bước 2.5.2.5.6
Đưa -1 ra ngoài -1(1)-(i√7).
x=-1(1+i√7)2
Bước 2.5.2.5.7
Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.
x=-1+i√72
x=-1+i√72
Bước 2.5.2.6
Câu trả lời cuối cùng là sự kết hợp của cả hai đáp án.
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72
Bước 2.6
Đáp án cuối cùng là tất cả các giá trị làm cho 4(x-1)(x2+x+2)=0 đúng.
x=1,-1-i√72,-1+i√72
x=1,-1-i√72,-1+i√72
Bước 3
Các giá trị làm cho đạo hàm bằng 0 là 1.
1
Bước 4
Sau khi tìm điểm khiến cho đạo hàm f′(x)=4x3+4x-8 bằng với 0 hoặc không xác định, sử dụng khoảng để kiểm tra nơi f(x)=x4+2x2-8x tăng và nơi nó giảm là (-∞,1)∪(1,∞).
(-∞,1)∪(1,∞)
Bước 5
Bước 5.1
Thay thế biến x bằng 0 trong biểu thức.
f′(0)=4(0)3+4(0)-8
Bước 5.2
Rút gọn kết quả.
Bước 5.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Bước 5.2.1.1
Nâng 0 lên bất kỳ số mũ dương nào sẽ cho 0.
f′(0)=4⋅0+4(0)-8
Bước 5.2.1.2
Nhân 4 với 0.
f′(0)=0+4(0)-8
Bước 5.2.1.3
Nhân 4 với 0.
f′(0)=0+0-8
f′(0)=0+0-8
Bước 5.2.2
Rút gọn bằng cách cộng và trừ.
Bước 5.2.2.1
Cộng 0 và 0.
f′(0)=0-8
Bước 5.2.2.2
Trừ 8 khỏi 0.
f′(0)=-8
f′(0)=-8
Bước 5.2.3
Câu trả lời cuối cùng là -8.
-8
-8
Bước 5.3
Tại x=0 đạo hàm là -8. Vì đây là số âm, hàm số giảm trên (-∞,1).
Giảm trên (-∞,1) vì f′(x)<0
Giảm trên (-∞,1) vì f′(x)<0
Bước 6
Bước 6.1
Thay thế biến x bằng 2 trong biểu thức.
f′(2)=4(2)3+4(2)-8
Bước 6.2
Rút gọn kết quả.
Bước 6.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Bước 6.2.1.1
Nâng 2 lên lũy thừa 3.
f′(2)=4⋅8+4(2)-8
Bước 6.2.1.2
Nhân 4 với 8.
f′(2)=32+4(2)-8
Bước 6.2.1.3
Nhân 4 với 2.
f′(2)=32+8-8
f′(2)=32+8-8
Bước 6.2.2
Rút gọn bằng cách cộng và trừ.
Bước 6.2.2.1
Cộng 32 và 8.
f′(2)=40-8
Bước 6.2.2.2
Trừ 8 khỏi 40.
f′(2)=32
f′(2)=32
Bước 6.2.3
Câu trả lời cuối cùng là 32.
32
32
Bước 6.3
Tại x=2 đạo hàm là 32. Vì đây là số dương, hàm số tăng trên (1,∞).
Tăng trên (1,∞) vì f′(x)>0
Tăng trên (1,∞) vì f′(x)>0
Bước 7
Liệt kê các khoảng trong đó hàm tăng và giảm.
Tăng trên: (1,∞)
Giảm trên: (-∞,1)
Bước 8