Giải tích Ví dụ

$f (x) = {(x^{2} - 4)}^{2}$ 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 $f (x) = x^{2}$ và $g (x) = x^{2} - 4$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.1.1

Để áp dụng quy tắc chuỗi, thiết lập $u$ ở dạng $x^{2} - 4$ .

$\frac{d}{d u} [u^{2}] \frac{d}{d x} [x^{2} - 4]$

Bước 1.1.1.1.2

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

$2 u \frac{d}{d x} [x^{2} - 4]$

Bước 1.1.1.1.3

Thay thế tất cả các lần xuất hiện của $u$ với $x^{2} - 4$ .

$2 (x^{2} - 4) \frac{d}{d x} [x^{2} - 4]$

Bước 1.1.1.2

Tìm đạo hàm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.2.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $x^{2} - 4$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4]$ .

$2 (x^{2} - 4) (\frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 4])$

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 $n = 2$ .

$2 (x^{2} - 4) (2 x + \frac{d}{d x} [- 4])$

Bước 1.1.1.2.3

Vì $- 4$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $- 4$ đối với $x$ là $0$ .

$2 (x^{2} - 4) (2 x + 0)$

Bước 1.1.1.2.4

Rút gọn biểu thức.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.2.4.1

Cộng $2 x$ và $0$ .

$2 (x^{2} - 4) (2 x)$

Bước 1.1.1.2.4.2

Nhân $2$ với $2$ .

$4 (x^{2} - 4) x$

Bước 1.1.1.3

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.3.1

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$(4 x^{2} + 4 \cdot - 4) x$

Bước 1.1.1.3.2

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$4 x^{2} x + 4 \cdot - 4 x$

Bước 1.1.1.3.3

Kết hợp các số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.3.3.1

Nâng $x$ lên lũy thừa $1$ .

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

Bước 1.1.1.3.3.2

Sử dụng quy tắc lũy thừa $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ để kết hợp các số mũ.

$4 x^{1 + 2} + 4 \cdot - 4 x$

Bước 1.1.1.3.3.3

Cộng $1$ và $2$ .

$4 x^{3} + 4 \cdot - 4 x$

Bước 1.1.1.3.3.4

Nhân $4$ với $- 4$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 16 x$

Bước 1.1.2

Đạo hàm bậc nhất của $f (x)$ đối với $x$ là $4 x^{3} - 16 x$ .

$4 x^{3} - 16 x$

Bước 1.2

Cho đạo hàm bằng $0$ rồi giải phương trình $4 x^{3} - 16 x = 0$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.1

Cho đạo hàm bằng $0$ .

$4 x^{3} - 16 x = 0$

Bước 1.2.2

Phân tích vế trái của phương trình thành thừa số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.2.1

Đưa $4 x$ ra ngoài $4 x^{3} - 16 x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.2.1.1

Đưa $4 x$ ra ngoài $4 x^{3}$ .

$4 x (x^{2}) - 16 x = 0$

Bước 1.2.2.1.2

Đưa $4 x$ ra ngoài $- 16 x$ .

$4 x (x^{2}) + 4 x (- 4) = 0$

Bước 1.2.2.1.3

Đưa $4 x$ ra ngoài $4 x (x^{2}) + 4 x (- 4)$ .

$4 x (x^{2} - 4) = 0$

Bước 1.2.2.2

Viết lại $4$ ở dạng $2^{2}$ .

$4 x (x^{2} - 2^{2}) = 0$

Bước 1.2.2.3

Phân tích thành thừa số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.2.3.1

Vì cả hai số hạng đều là số chính phương, nên ta phân tích thành thừa số bằng công thức hiệu của hai bình phương, $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ trong đó $a = x$ và $b = 2$ .

$4 x ((x + 2) (x - 2)) = 0$

Bước 1.2.2.3.2

Loại bỏ các dấu ngoặc đơn không cần thiết.

$4 x (x + 2) (x - 2) = 0$

Bước 1.2.3

Nếu bất kỳ thừa số riêng lẻ nào ở vế trái của phương trình bằng $0$ , toàn bộ biểu thức sẽ bằng $0$ .

$x = 0$

$x + 2 = 0$

$x - 2 = 0$

Bước 1.2.4

Đặt $x$ bằng với $0$ .

$x = 0$

Bước 1.2.5

Đặt $x + 2$ bằng $0$ và giải tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.5.1

Đặt $x + 2$ bằng với $0$ .

$x + 2 = 0$

Bước 1.2.5.2

Trừ $2$ khỏi cả hai vế của phương trình.

$x = - 2$

Bước 1.2.6

Đặt $x - 2$ bằng $0$ và giải tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.6.1

Đặt $x - 2$ bằng với $0$ .

$x - 2 = 0$

Bước 1.2.6.2

Cộng $2$ cho cả hai vế của phương trình.

$x = 2$

Bước 1.2.7

Đáp án cuối cùng là tất cả các giá trị làm cho $4 x (x + 2) (x - 2) = 0$ đúng.

$x = 0, - 2, 2$

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 ${(x^{2} - 4)}^{2}$ 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 $x$ .

${({(0)}^{2} - 4)}^{2}$

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 $0$ .

${(0 - 4)}^{2}$

Bước 1.4.1.2.2

Trừ $4$ khỏi $0$ .

${(- 4)}^{2}$

Bước 1.4.1.2.3

Nâng $- 4$ lên lũy thừa $2$ .

$16$

Bước 1.4.2

Tính giá trị tại $x = - 2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.4.2.1

Thay $- 2$ bằng $x$ .

${({(- 2)}^{2} - 4)}^{2}$

Bước 1.4.2.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.4.2.2.1

Nâng $- 2$ lên lũy thừa $2$ .

${(4 - 4)}^{2}$

Bước 1.4.2.2.2

Trừ $4$ khỏi $4$ .

$0^{2}$

Bước 1.4.2.2.3

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

$0$

Bước 1.4.3

Tính giá trị tại $x = 2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.4.3.1

Thay $2$ bằng $x$ .

${({(2)}^{2} - 4)}^{2}$

Bước 1.4.3.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.4.3.2.1

Nâng $2$ lên lũy thừa $2$ .

${(4 - 4)}^{2}$

Bước 1.4.3.2.2

Trừ $4$ khỏi $4$ .

$0^{2}$

Bước 1.4.3.2.3

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

$0$

Bước 1.4.4

Liệt kê tất cả các điểm.

$(0, 16), (- 2, 0), (2, 0)$

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 $x$ .

${({(- 2)}^{2} - 4)}^{2}$

Bước 2.1.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1.2.1

Nâng $- 2$ lên lũy thừa $2$ .

${(4 - 4)}^{2}$

Bước 2.1.2.2

Trừ $4$ khỏi $4$ .

$0^{2}$

Bước 2.1.2.3

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

$0$

Bước 2.2

Tính giá trị tại $x = 2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.1

Thay $2$ bằng $x$ .

${({(2)}^{2} - 4)}^{2}$

Bước 2.2.2

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.2.1

Nâng $2$ lên lũy thừa $2$ .

${(4 - 4)}^{2}$

Bước 2.2.2.2

Trừ $4$ khỏi $4$ .

$0^{2}$

Bước 2.2.2.3

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

$0$

Bước 2.3

Liệt kê tất cả các điểm.

$(- 2, 0), (2, 0)$

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: $(0, 16)$

Cực tiểu tuyệt đối: $(- 2, 0), (2, 0)$

Bước 4