Giải tích Ví dụ

$f (x) = \tan^{-1} (x^{2})$ on $- 2$ , $2$

Bước 1

Tìm các điểm tới hạn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Tìm đạo hàm bậc một.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1

Tìm đạo hàm bậc một.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.1

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng quy tắc chuỗi, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ là $f' (g (x)) g' (x)$ trong đó $f (x) = \tan^{-1} (x)$ và $g (x) = x^{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.1.1

Để áp dụng quy tắc chuỗi, thiết lập $u$ ở dạng $x^{2}$ .

$\frac{d}{d u} [\tan^{-1} (u)] \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Bước 1.1.1.1.2

Đạo hàm của $\tan^{-1} (u)$ đối với $u$ là $\frac{1}{1 + u^{2}}$ .

$\frac{1}{1 + u^{2}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Bước 1.1.1.1.3

Thay thế tất cả các lần xuất hiện của $u$ với $x^{2}$ .

$\frac{1}{1 + {(x^{2})}^{2}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Bước 1.1.1.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.2.1

Nhân các số mũ trong ${(x^{2})}^{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.2.1.1

Áp dụng quy tắc lũy thừa và nhân các số mũ với nhau, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$\frac{1}{1 + x^{2 \cdot 2}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Bước 1.1.1.2.1.2

Nhân $2$ với $2$ .

$\frac{1}{1 + x^{4}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

Bước 1.1.1.2.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 2$ .

$\frac{1}{1 + x^{4}} (2 x)$

Bước 1.1.1.2.3

Kết hợp các phân số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.2.3.1

Kết hợp $2$ và $\frac{1}{1 + x^{4}}$ .

$\frac{2}{1 + x^{4}} x$

Bước 1.1.1.2.3.2

Kết hợp $\frac{2}{1 + x^{4}}$ và $x$ .

$\frac{2 x}{1 + x^{4}}$

Bước 1.1.1.2.3.3

Sắp xếp lại các số hạng.

$f' (x) = \frac{2 x}{x^{4} + 1}$

Bước 1.1.2

Đạo hàm bậc nhất của $f (x)$ đối với $x$ là $\frac{2 x}{x^{4} + 1}$ .

$\frac{2 x}{x^{4} + 1}$

Bước 1.2

Cho đạo hàm bằng $0$ rồi giải phương trình $\frac{2 x}{x^{4} + 1} = 0$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.1

Cho đạo hàm bằng $0$ .

$\frac{2 x}{x^{4} + 1} = 0$

Bước 1.2.2

Cho tử bằng không.

$2 x = 0$

Bước 1.2.3

Chia mỗi số hạng trong $2 x = 0$ cho $2$ và rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.3.1

Chia mỗi số hạng trong $2 x = 0$ cho $2$ .

$\frac{2 x}{2} = \frac{0}{2}$

Bước 1.2.3.2

Rút gọn vế trái.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.3.2.1

Triệt tiêu thừa số chung $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.3.2.1.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$\frac{2 x}{2} = \frac{0}{2}$

Bước 1.2.3.2.1.2

Chia $x$ cho $1$ .

$x = \frac{0}{2}$

Bước 1.2.3.3

Rút gọn vế phải.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.3.3.1

Chia $0$ cho $2$ .

$x = 0$

Bước 1.3

Tìm các giá trị có đạo hàm tại đó không xác định.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.3.1

Tập xác định của biểu thức là tất cả các số thực trừ trường hợp biểu thức không xác định. Trong trường hợp này, không có số thực nào làm cho biểu thức không xác định.

Bước 1.4

Tính $\tan^{-1} (x^{2})$ tại các giá trị $x$ có đạo hàm bằng $0$ hoặc không xác định.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.4.1

Tính giá trị tại $x = 0$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.4.1.1

Thay $0$ bằng $x$ .

$\tan^{-1} ({(0)}^{2})$

Bước 1.4.1.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.4.1.2.1

Nâng $0$ lên bất kỳ số mũ dương nào sẽ cho $0$ .

$\tan^{-1} (0)$

Bước 1.4.1.2.2

Giá trị chính xác của $\tan^{-1} (0)$ là $0$ .

$0$

Bước 1.4.2

Liệt kê tất cả các điểm.

$(0, 0)$

Bước 2

Tính giá trị tại các điểm đầu mút.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Tính giá trị tại $x = - 2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1.1

Thay $- 2$ bằng $x$ .

$\tan^{-1} ({(- 2)}^{2})$

Bước 2.1.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1.2.1

Nâng $- 2$ lên lũy thừa $2$ .

$\tan^{-1} (4)$

Bước 2.1.2.2

Tính $\tan^{-1} (4)$ .

$1.32581766$

Bước 2.2

Tính giá trị tại $x = 2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.1

Thay $2$ bằng $x$ .

$\tan^{-1} ({(2)}^{2})$

Bước 2.2.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.2.1

Nâng $2$ lên lũy thừa $2$ .

$\tan^{-1} (4)$

Bước 2.2.2.2

Tính $\tan^{-1} (4)$ .

$1.32581766$

Bước 2.3

Liệt kê tất cả các điểm.

$(- 2, 1.32581766), (2, 1.32581766)$

Bước 3

So sánh các giá trị $f (x)$ tìm được với mỗi giá trị của $x$ để xác định cực đại tuyệt đối và cực tiểu tuyệt đối trên khoảng đã cho. Cực đại sẽ xảy ra tại giá trị $f (x)$ cao nhất và cực tiểu sẽ xảy ra tại giá trị $f (x)$ thấp nhất.

Cực đại tuyệt đối: $(- 2, 1.32581766), (2, 1.32581766)$

Cực tiểu tuyệt đối: $(0, 0)$

Bước 4