Giải tích Ví dụ

$f (x) = \frac{1}{2} x^{4} + 2 x^{3}$

Bước 1

Find the $x$ values where the second derivative is equal to $0$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Tìm đạo hàm bậc hai.

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

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $\frac{1}{2} x^{4} + 2 x^{3}$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [\frac{1}{2} x^{4}] + \frac{d}{d x} [2 x^{3}]$ .

$f' (x) = \frac{d}{d x} (\frac{1}{2} x^{4}) + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.2

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.2.1

Vì $\frac{1}{2}$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $\frac{1}{2} x^{4}$ đối với $x$ là $\frac{1}{2} \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$f' (x) = \frac{1}{2} \cdot \frac{d}{d x} (x^{4}) + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

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 $n = 4$ .

$f' (x) = \frac{1}{2} \cdot (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.2.3

Kết hợp $4$ và $\frac{1}{2}$ .

$f' (x) = \frac{4}{2} x^{3} + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.2.4

Kết hợp $\frac{4}{2}$ và $x^{3}$ .

$f' (x) = \frac{4 x^{3}}{2} + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.2.5

Triệt tiêu thừa số chung của $4$ và $2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.2.5.1

Đưa $2$ ra ngoài $4 x^{3}$ .

$f' (x) = \frac{2 (2 x^{3})}{2} + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.2.5.2

Triệt tiêu các thừa số chung.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.2.5.2.1

Đưa $2$ ra ngoài $2$ .

$f' (x) = \frac{2 (2 x^{3})}{2 (1)} + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.2.5.2.2

Triệt tiêu thừa số chung.

$f' (x) = \frac{2 (2 x^{3})}{2 \cdot 1} + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.2.5.2.3

Viết lại biểu thức.

$f' (x) = \frac{2 x^{3}}{1} + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.2.5.2.4

Chia $2 x^{3}$ cho $1$ .

$f' (x) = 2 x^{3} + \frac{d}{d x} (2 x^{3})$

Bước 1.1.1.3

Tính $\frac{d}{d x} [2 x^{3}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.3.1

Vì $2$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $2 x^{3}$ đối với $x$ là $2 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f' (x) = 2 x^{3} + 2 \frac{d}{d x} (x^{3})$

Bước 1.1.1.3.2

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 $n = 3$ .

$f' (x) = 2 x^{3} + 2 (3 x^{2})$

Bước 1.1.1.3.3

Nhân $3$ với $2$ .

$f' (x) = 2 x^{3} + 6 x^{2}$

Bước 1.1.2

Tìm đạo hàm bậc hai.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.2.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $2 x^{3} + 6 x^{2}$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [2 x^{3}] + \frac{d}{d x} [6 x^{2}]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (2 x^{3}) + \frac{d}{d x} (6 x^{2})$

Bước 1.1.2.2

Tính $\frac{d}{d x} [2 x^{3}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.2.2.1

Vì $2$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $2 x^{3}$ đối với $x$ là $2 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f'' (x) = 2 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (6 x^{2})$

Bước 1.1.2.2.2

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 $n = 3$ .

$f'' (x) = 2 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (6 x^{2})$

Bước 1.1.2.2.3

Nhân $3$ với $2$ .

$f'' (x) = 6 x^{2} + \frac{d}{d x} (6 x^{2})$

Bước 1.1.2.3

Tính $\frac{d}{d x} [6 x^{2}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.2.3.1

Vì $6$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $6 x^{2}$ đối với $x$ là $6 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 6 x^{2} + 6 \frac{d}{d x} (x^{2})$

Bước 1.1.2.3.2

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 $n = 2$ .

$f'' (x) = 6 x^{2} + 6 (2 x)$

Bước 1.1.2.3.3

Nhân $2$ với $6$ .

$f'' (x) = 6 x^{2} + 12 x$

Bước 1.1.3

Đạo hàm bậc hai của $f (x)$ đối với $x$ là $6 x^{2} + 12 x$ .

$6 x^{2} + 12 x$

Bước 1.2

Đặt đạo hàm bậc hai bằng $0$ sau đó giải phương trình $6 x^{2} + 12 x = 0$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.1

Đặt đạo hàm bậc hai bằng $0$ .

$6 x^{2} + 12 x = 0$

Bước 1.2.2

Đưa $6 x$ ra ngoài $6 x^{2} + 12 x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.2.1

Đưa $6 x$ ra ngoài $6 x^{2}$ .

$6 x (x) + 12 x = 0$

Bước 1.2.2.2

Đưa $6 x$ ra ngoài $12 x$ .

$6 x (x) + 6 x (2) = 0$

Bước 1.2.2.3

Đưa $6 x$ ra ngoài $6 x (x) + 6 x (2)$ .

$6 x (x + 2) = 0$

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 $0$ .

$x = 0$

$x + 2 = 0$

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

Đáp án cuối cùng là tất cả các giá trị làm cho $6 x (x + 2) = 0$ đúng.

$x = 0, - 2$

Bước 2

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.

Ký hiệu khoảng:

$(- \infty, \infty)$

Ký hiệu xây dựng tập hợp:

${x | x \in ℝ}$

Bước 3

Tạo các khoảng quanh giá trị $x$ có đạo hàm bậc hai bằng không hoặc không xác định.

$(- \infty, - 2) \cup (- 2, 0) \cup (0, \infty)$

Bước 4

Thay bất kỳ số nào từ khoảng $(- \infty, - 2)$ vào đạo hàm bậc hai và tính để xác định độ lõm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1

Thay thế biến $x$ bằng $- 4$ trong biểu thức.

$f'' (- 4) = 6 {(- 4)}^{2} + 12 (- 4)$

Bước 4.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.2.1.1

Nâng $- 4$ lên lũy thừa $2$ .

$f'' (- 4) = 6 \cdot 16 + 12 (- 4)$

Bước 4.2.1.2

Nhân $6$ với $16$ .

$f'' (- 4) = 96 + 12 (- 4)$

Bước 4.2.1.3

Nhân $12$ với $- 4$ .

$f'' (- 4) = 96 - 48$

Bước 4.2.2

Trừ $48$ khỏi $96$ .

$f'' (- 4) = 48$

Bước 4.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $48$ .

$48$

Bước 4.3

Đồ thị lõm trong khoảng $(- \infty, - 2)$ vì $f'' (- 4)$ dương.

Lõm trên $(- \infty, - 2)$ vì $f'' (x)$ dương

Bước 5

Thay bất kỳ số nào từ khoảng $(- 2, 0)$ vào đạo hàm bậc hai và tính để xác định độ lõm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.1

Thay thế biến $x$ bằng $- 1$ trong biểu thức.

$f'' (- 1) = 6 {(- 1)}^{2} + 12 (- 1)$

Bước 5.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.2.1.1

Nâng $- 1$ lên lũy thừa $2$ .

$f'' (- 1) = 6 \cdot 1 + 12 (- 1)$

Bước 5.2.1.2

Nhân $6$ với $1$ .

$f'' (- 1) = 6 + 12 (- 1)$

Bước 5.2.1.3

Nhân $12$ với $- 1$ .

$f'' (- 1) = 6 - 12$

Bước 5.2.2

Trừ $12$ khỏi $6$ .

$f'' (- 1) = - 6$

Bước 5.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $- 6$ .

$- 6$

Bước 5.3

Đồ thị lồi trên khoảng $(- 2, 0)$ vì $f'' (- 1)$ âm.

Lồi trên $(- 2, 0)$ vì $f'' (x)$ âm

Bước 6

Thay bất kỳ số nào từ khoảng $(0, \infty)$ vào đạo hàm bậc hai và tính để xác định độ lõm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.1

Thay thế biến $x$ bằng $2$ trong biểu thức.

$f'' (2) = 6 {(2)}^{2} + 12 (2)$

Bước 6.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.2.1.1

Nâng $2$ lên lũy thừa $2$ .

$f'' (2) = 6 \cdot 4 + 12 (2)$

Bước 6.2.1.2

Nhân $6$ với $4$ .

$f'' (2) = 24 + 12 (2)$

Bước 6.2.1.3

Nhân $12$ với $2$ .

$f'' (2) = 24 + 24$

Bước 6.2.2

Cộng $24$ và $24$ .

$f'' (2) = 48$

Bước 6.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $48$ .

$48$

Bước 6.3

Đồ thị lõm trong khoảng $(0, \infty)$ vì $f'' (2)$ dương.

Lõm trên $(0, \infty)$ vì $f'' (x)$ dương

Bước 7

Đồ thị lồi khi đạo hàm bậc hai âm và lõm khi đạo hàm bậc hai dương.

Lõm trên $(- \infty, - 2)$ vì $f'' (x)$ dương

Lồi trên $(- 2, 0)$ vì $f'' (x)$ âm

Lõm trên $(0, \infty)$ vì $f'' (x)$ dương

Bước 8