Giải tích Ví dụ

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

Bước 1

Tìm đạo hàm bậc hai.

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.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $x^{4} - 4 x^{3} + 16 x - 16$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [16 x] + \frac{d}{d x} [- 16]$ .

$f' (x) = \frac{d}{d x} (x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (16 x) + \frac{d}{d x} (- 16)$

Bước 1.1.1.2

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 $n = 4$ .

$f' (x) = 4 x^{3} + \frac{d}{d x} (- 4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (16 x) + \frac{d}{d x} (- 16)$

Bước 1.1.2

Tính $\frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.2.1

Vì $- 4$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 4 x^{3}$ đối với $x$ là $- 4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 4 \frac{d}{d x} x^{3} + \frac{d}{d x} (16 x) + \frac{d}{d x} (- 16)$

Bước 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 $n = 3$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (16 x) + \frac{d}{d x} (- 16)$

Bước 1.1.2.3

Nhân $3$ với $- 4$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 12 x^{2} + \frac{d}{d x} (16 x) + \frac{d}{d x} (- 16)$

Bước 1.1.3

Tính $\frac{d}{d x} [16 x]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.3.1

Vì $16$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $16 x$ đối với $x$ là $16 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 12 x^{2} + 16 \frac{d}{d x} (x) + \frac{d}{d x} (- 16)$

Bước 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 $n = 1$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 12 x^{2} + 16 \cdot 1 + \frac{d}{d x} (- 16)$

Bước 1.1.3.3

Nhân $16$ với $1$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 12 x^{2} + 16 + \frac{d}{d x} (- 16)$

Bước 1.1.4

Tìm đạo hàm bằng quy tắc hằng số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.4.1

Vì $- 16$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $- 16$ đối với $x$ là $0$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 12 x^{2} + 16 + 0$

Bước 1.1.4.2

Cộng $4 x^{3} - 12 x^{2} + 16$ và $0$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 12 x^{2} + 16$

Bước 1.2

Tìm đạo hàm bậc hai.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $4 x^{3} - 12 x^{2} + 16$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 12 x^{2}] + \frac{d}{d x} [16]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 12 x^{2}) + \frac{d}{d x} (16)$

Bước 1.2.2

Tính $\frac{d}{d x} [4 x^{3}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.2.1

Vì $4$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $4 x^{3}$ đối với $x$ là $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f'' (x) = 4 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 12 x^{2}) + \frac{d}{d x} (16)$

Bước 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 $n = 3$ .

$f'' (x) = 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 12 x^{2}) + \frac{d}{d x} (16)$

Bước 1.2.2.3

Nhân $3$ với $4$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} + \frac{d}{d x} (- 12 x^{2}) + \frac{d}{d x} (16)$

Bước 1.2.3

Tính $\frac{d}{d x} [- 12 x^{2}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.3.1

Vì $- 12$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 12 x^{2}$ đối với $x$ là $- 12 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} - 12 \frac{d}{d x} x^{2} + \frac{d}{d x} (16)$

Bước 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 $n = 2$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} - 12 (2 x) + \frac{d}{d x} (16)$

Bước 1.2.3.3

Nhân $2$ với $- 12$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} - 24 x + \frac{d}{d x} (16)$

Bước 1.2.4

Tìm đạo hàm bằng quy tắc hằng số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.4.1

Vì $16$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $16$ đối với $x$ là $0$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} - 24 x + 0$

Bước 1.2.4.2

Cộng $12 x^{2} - 24 x$ và $0$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} - 24 x$

Bước 1.3

Đạo hàm bậc hai của $f (x)$ đối với $x$ là $12 x^{2} - 24 x$ .

$12 x^{2} - 24 x$

Bước 2

Đặt đạo hàm bậc hai bằng $0$ sau đó giải phương trình $12 x^{2} - 24 x = 0$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Đặt đạo hàm bậc hai bằng $0$ .

$12 x^{2} - 24 x = 0$

Bước 2.2

Đưa $12 x$ ra ngoài $12 x^{2} - 24 x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.1

Đưa $12 x$ ra ngoài $12 x^{2}$ .

$12 x (x) - 24 x = 0$

Bước 2.2.2

Đưa $12 x$ ra ngoài $- 24 x$ .

$12 x (x) + 12 x (- 2) = 0$

Bước 2.2.3

Đưa $12 x$ ra ngoài $12 x (x) + 12 x (- 2)$ .

$12 x (x - 2) = 0$

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 $0$ .

$x = 0$

$x - 2 = 0$

Bước 2.4

Đặt $x$ bằng với $0$ .

$x = 0$

Bước 2.5

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.5.1

Đặt $x - 2$ bằng với $0$ .

$x - 2 = 0$

Bước 2.5.2

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

$x = 2$

Bước 2.6

Đáp án cuối cùng là tất cả các giá trị làm cho $12 x (x - 2) = 0$ đúng.

$x = 0, 2$

Bước 3

Tìm các điểm mà tại đó đạo hàm bậc hai là $0$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1

Thay $0$ trong $f (x) = x^{4} - 4 x^{3} + 16 x - 16$ để tìm giá trị của $y$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1.1

Thay thế biến $x$ bằng $0$ trong biểu thức.

$f (0) = {(0)}^{4} - 4 {(0)}^{3} + 16 (0) - 16$

Bước 3.1.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1.2.1.1

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

$f (0) = 0 - 4 {(0)}^{3} + 16 (0) - 16$

Bước 3.1.2.1.2

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

$f (0) = 0 - 4 \cdot 0 + 16 (0) - 16$

Bước 3.1.2.1.3

Nhân $- 4$ với $0$ .

$f (0) = 0 + 0 + 16 (0) - 16$

Bước 3.1.2.1.4

Nhân $16$ với $0$ .

$f (0) = 0 + 0 + 0 - 16$

Bước 3.1.2.2

Rút gọn bằng cách cộng và trừ.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1.2.2.1

Cộng $0$ và $0$ .

$f (0) = 0 + 0 - 16$

Bước 3.1.2.2.2

Cộng $0$ và $0$ .

$f (0) = 0 - 16$

Bước 3.1.2.2.3

Trừ $16$ khỏi $0$ .

$f (0) = - 16$

Bước 3.1.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $- 16$ .

$- 16$

Bước 3.2

Tìm điểm bằng cách thay thế $0$ trong $f (x) = x^{4} - 4 x^{3} + 16 x - 16$ là $(0, - 16)$ . Điểm này có thể là một điểm uốn.

$(0, - 16)$

Bước 3.3

Thay $2$ trong $f (x) = x^{4} - 4 x^{3} + 16 x - 16$ để tìm giá trị của $y$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.3.1

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

$f (2) = {(2)}^{4} - 4 {(2)}^{3} + 16 (2) - 16$

Bước 3.3.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.3.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.3.2.1.1

Nâng $2$ lên lũy thừa $4$ .

$f (2) = 16 - 4 {(2)}^{3} + 16 (2) - 16$

Bước 3.3.2.1.2

Nâng $2$ lên lũy thừa $3$ .

$f (2) = 16 - 4 \cdot 8 + 16 (2) - 16$

Bước 3.3.2.1.3

Nhân $- 4$ với $8$ .

$f (2) = 16 - 32 + 16 (2) - 16$

Bước 3.3.2.1.4

Nhân $16$ với $2$ .

$f (2) = 16 - 32 + 32 - 16$

Bước 3.3.2.2

Rút gọn bằng cách cộng và trừ.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.3.2.2.1

Trừ $32$ khỏi $16$ .

$f (2) = - 16 + 32 - 16$

Bước 3.3.2.2.2

Cộng $- 16$ và $32$ .

$f (2) = 16 - 16$

Bước 3.3.2.2.3

Trừ $16$ khỏi $16$ .

$f (2) = 0$

Bước 3.3.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $0$ .

$0$

Bước 3.4

Tìm điểm bằng cách thay thế $2$ trong $f (x) = x^{4} - 4 x^{3} + 16 x - 16$ là $(2, 0)$ . Điểm này có thể là một điểm uốn.

$(2, 0)$

Bước 3.5

Xác định các điểm có thể là điểm uốn.

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

Bước 4

Tách $(- \infty, \infty)$ thành các khoảng xung quanh các điểm có khả năng là các điểm uốn.

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

Bước 5

Thay một giá trị từ khoảng $(- \infty, 0)$ vào đạo hàm bậc hai để xác định xem hàm số tăng hay giảm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.1

Thay thế biến $x$ bằng $- 0.1$ trong biểu thức.

$f'' (- 0.1) = 12 {(- 0.1)}^{2} - 24 \cdot - 0.1$

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 $- 0.1$ lên lũy thừa $2$ .

$f'' (- 0.1) = 12 \cdot 0.01 - 24 \cdot - 0.1$

Bước 5.2.1.2

Nhân $12$ với $0.01$ .

$f'' (- 0.1) = 0.12 - 24 \cdot - 0.1$

Bước 5.2.1.3

Nhân $- 24$ với $- 0.1$ .

$f'' (- 0.1) = 0.12 + 2.4$

Bước 5.2.2

Cộng $0.12$ và $2.4$ .

$f'' (- 0.1) = 2.52$

Bước 5.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $2.52$ .

$2.52$

Bước 5.3

Tại $- 0.1$ , đạo hàm bậc hai là $2.52$ . Vì số này dương, đạo hàm bậc hai tăng trên khoảng $(- \infty, 0)$ .

Tăng trên $(- \infty, 0)$ vì $f'' (x) > 0$

Bước 6

Thay một giá trị từ khoảng $(0, 2)$ vào đạo hàm bậc hai để xác định xem hàm số tăng hay giảm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.1

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

$f'' (1) = 12 {(1)}^{2} - 24 \cdot 1$

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

Một mũ bất kỳ số nào là một.

$f'' (1) = 12 \cdot 1 - 24 \cdot 1$

Bước 6.2.1.2

Nhân $12$ với $1$ .

$f'' (1) = 12 - 24 \cdot 1$

Bước 6.2.1.3

Nhân $- 24$ với $1$ .

$f'' (1) = 12 - 24$

Bước 6.2.2

Trừ $24$ khỏi $12$ .

$f'' (1) = - 12$

Bước 6.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $- 12$ .

$- 12$

Bước 6.3

Tại $1$ , đạo hàm bậc hai là $- 12$ . Bởi vì đây là số âm, đạo hàm bậc hai giảm trên khoảng $(0, 2)$

Giảm trên $(0, 2)$ vì $f'' (x) < 0$

Bước 7

Thay một giá trị từ khoảng $(2, \infty)$ vào đạo hàm bậc hai để xác định xem hàm số tăng hay giảm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1

Thay thế biến $x$ bằng $2.1$ trong biểu thức.

$f'' (2.1) = 12 {(2.1)}^{2} - 24 \cdot 2.1$

Bước 7.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.2.1.1

Nâng $2.1$ lên lũy thừa $2$ .

$f'' (2.1) = 12 \cdot 4.41 - 24 \cdot 2.1$

Bước 7.2.1.2

Nhân $12$ với $4.41$ .

$f'' (2.1) = 52.92 - 24 \cdot 2.1$

Bước 7.2.1.3

Nhân $- 24$ với $2.1$ .

$f'' (2.1) = 52.92 - 50.4$

Bước 7.2.2

Trừ $50.4$ khỏi $52.92$ .

$f'' (2.1) = 2.52$

Bước 7.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $2.52$ .

$2.52$

Bước 7.3

Tại $2.1$ , đạo hàm bậc hai là $2.52$ . Vì số này dương, đạo hàm bậc hai tăng trên khoảng $(2, \infty)$ .

Tăng trên $(2, \infty)$ vì $f'' (x) > 0$

Bước 8

An inflection point is a point on a curve at which the concavity changes sign from plus to minus or from minus to plus. The inflection points in this case are $(0, - 16), (2, 0)$ .

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

Bước 9