Giải tích Ví dụ

$x e^{x}$

Bước 1

Viết $x e^{x}$ ở dạng một hàm số.

$f (x) = x e^{x}$

Bước 2

Tìm đạo hàm bậc hai.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Tìm đạo hàm bậc một.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1.1

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng quy tắc tích số, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ là $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ trong đó $f (x) = x$ và $g (x) = e^{x}$ .

$x \frac{d}{d x} [e^{x}] + e^{x} \frac{d}{d x} [x]$

Bước 2.1.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc mũ, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ là $a^{x} \ln (a)$ trong đó $a$ = $e$ .

$x e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} [x]$

Bước 2.1.3

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1.3.1

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 $n = 1$ .

$x e^{x} + e^{x} \cdot 1$

Bước 2.1.3.2

Nhân $e^{x}$ với $1$ .

$f' (x) = x e^{x} + e^{x}$

Bước 2.2

Tìm đạo hàm bậc hai.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.1

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

$\frac{d}{d x} [x e^{x}] + \frac{d}{d x} [e^{x}]$

Bước 2.2.2

Tính $\frac{d}{d x} [x e^{x}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.2.1

$x \frac{d}{d x} [e^{x}] + e^{x} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [e^{x}]$

Bước 2.2.2.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc mũ, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ là $a^{x} \ln (a)$ trong đó $a$ = $e$ .

$x e^{x} + e^{x} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [e^{x}]$

Bước 2.2.2.3

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 $n = 1$ .

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

Bước 2.2.2.4

Nhân $e^{x}$ với $1$ .

$x e^{x} + e^{x} + \frac{d}{d x} [e^{x}]$

Bước 2.2.3

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc mũ, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [a^{x}]$ là $a^{x} \ln (a)$ trong đó $a$ = $e$ .

$x e^{x} + e^{x} + e^{x}$

Bước 2.2.4

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.4.1

Cộng $e^{x}$ và $e^{x}$ .

$x e^{x} + 2 e^{x}$

Bước 2.2.4.2

Sắp xếp lại các số hạng.

$e^{x} x + 2 e^{x}$

Bước 2.2.4.3

Sắp xếp lại các thừa số trong $e^{x} x + 2 e^{x}$ .

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

Bước 2.3

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

$x e^{x} + 2 e^{x}$

Bước 3

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1

Đặt đạo hàm bậc hai bằng $0$ .

$x e^{x} + 2 e^{x} = 0$

Bước 3.2

Đưa $e^{x}$ ra ngoài $x e^{x} + 2 e^{x}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.2.1

Đưa $e^{x}$ ra ngoài $x e^{x}$ .

$e^{x} x + 2 e^{x} = 0$

Bước 3.2.2

Đưa $e^{x}$ ra ngoài $2 e^{x}$ .

$e^{x} x + e^{x} \cdot 2 = 0$

Bước 3.2.3

Đưa $e^{x}$ ra ngoài $e^{x} x + e^{x} \cdot 2$ .

$e^{x} (x + 2) = 0$

Bước 3.3

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

$e^{x} = 0$

$x + 2 = 0$

Bước 3.4

Đặt $e^{x}$ bằng $0$ và giải tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.4.1

Đặt $e^{x}$ bằng với $0$ .

$e^{x} = 0$

Bước 3.4.2

Giải $e^{x} = 0$ để tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.4.2.1

Lấy logarit tự nhiên của cả hai vế của phương trình để loại bỏ biến khỏi số mũ.

$\ln (e^{x}) = \ln (0)$

Bước 3.4.2.2

Không thể giải phương trình vì $\ln (0)$ không xác định.

Không xác định

Bước 3.4.2.3

Không có đáp án nào cho $e^{x} = 0$

Không có đáp án

Bước 3.5

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.5.1

Đặt $x + 2$ bằng với $0$ .

$x + 2 = 0$

Bước 3.5.2

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

$x = - 2$

Bước 3.6

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

$x = - 2$

Bước 4

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1

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

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1.1

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

$f (- 2) = (- 2) \cdot e^{- 2}$

Bước 4.1.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1.2.1

Viết lại biểu thức bằng quy tắc số mũ âm $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f (- 2) = - 2 \cdot \frac{1}{e^{2}}$

Bước 4.1.2.2

Kết hợp $- 2$ và $\frac{1}{e^{2}}$ .

$f (- 2) = \frac{- 2}{e^{2}}$

Bước 4.1.2.3

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$f (- 2) = - \frac{2}{e^{2}}$

Bước 4.1.2.4

Câu trả lời cuối cùng là $- \frac{2}{e^{2}}$ .

$- \frac{2}{e^{2}}$

Bước 4.2

Tìm điểm bằng cách thay thế $- 2$ trong $f (x) = x e^{x}$ là $(- 2, - \frac{2}{e^{2}})$ . Điểm này có thể là một điểm uốn.

$(- 2, - \frac{2}{e^{2}})$

Bước 5

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

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

Bước 6

Thay một giá trị từ khoảng $(- \infty, - 2)$ 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 $- 2.1$ trong biểu thức.

$f'' (- 2.1) = (- 2.1) \cdot e^{- 2.1} + 2 e^{- 2.1}$

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

Viết lại biểu thức bằng quy tắc số mũ âm $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f'' (- 2.1) = - 2.1 \cdot \frac{1}{e^{2.1}} + 2 e^{- 2.1}$

Bước 6.2.1.2

Kết hợp $- 2.1$ và $\frac{1}{e^{2.1}}$ .

$f'' (- 2.1) = \frac{- 2.1}{e^{2.1}} + 2 e^{- 2.1}$

Bước 6.2.1.3

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$f'' (- 2.1) = - \frac{2.1}{e^{2.1}} + 2 e^{- 2.1}$

Bước 6.2.1.4

Thay thế $e$ bằng một giá trị xấp xỉ.

$f'' (- 2.1) = - \frac{2.1}{{2.71828182}^{2.1}} + 2 e^{- 2.1}$

Bước 6.2.1.5

Nâng $2.71828182$ lên lũy thừa $2.1$ .

$f'' (- 2.1) = - \frac{2.1}{8.16616991} + 2 e^{- 2.1}$

Bước 6.2.1.6

Chia $2.1$ cho $8.16616991$ .

$f'' (- 2.1) = - 1 \cdot 0.25715849 + 2 e^{- 2.1}$

Bước 6.2.1.7

Nhân $- 1$ với $0.25715849$ .

$f'' (- 2.1) = - 0.25715849 + 2 e^{- 2.1}$

Bước 6.2.1.8

Viết lại biểu thức bằng quy tắc số mũ âm $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f'' (- 2.1) = - 0.25715849 + 2 (\frac{1}{e^{2.1}})$

Bước 6.2.1.9

Kết hợp $2$ và $\frac{1}{e^{2.1}}$ .

$f'' (- 2.1) = - 0.25715849 + \frac{2}{e^{2.1}}$

Bước 6.2.2

Cộng $- 0.25715849$ và $\frac{2}{e^{2.1}}$ .

$f'' (- 2.1) = - 0.01224564$

Bước 6.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $- 0.01224564$ .

$- 0.01224564$

Bước 6.3

Tại $- 2.1$ , đạo hàm bậc hai là $- 0.01224564$ . Bởi vì đây là số âm, đạo hàm bậc hai giảm trên khoảng $(- \infty, - 2)$

Giảm trên $(- \infty, - 2)$ 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 $- 1.9$ trong biểu thức.

$f'' (- 1.9) = (- 1.9) \cdot e^{- 1.9} + 2 e^{- 1.9}$

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

Viết lại biểu thức bằng quy tắc số mũ âm $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f'' (- 1.9) = - 1.9 \cdot \frac{1}{e^{1.9}} + 2 e^{- 1.9}$

Bước 7.2.1.2

Kết hợp $- 1.9$ và $\frac{1}{e^{1.9}}$ .

$f'' (- 1.9) = \frac{- 1.9}{e^{1.9}} + 2 e^{- 1.9}$

Bước 7.2.1.3

Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.

$f'' (- 1.9) = - \frac{1.9}{e^{1.9}} + 2 e^{- 1.9}$

Bước 7.2.1.4

Thay thế $e$ bằng một giá trị xấp xỉ.

$f'' (- 1.9) = - \frac{1.9}{{2.71828182}^{1.9}} + 2 e^{- 1.9}$

Bước 7.2.1.5

Nâng $2.71828182$ lên lũy thừa $1.9$ .

$f'' (- 1.9) = - \frac{1.9}{6.68589444} + 2 e^{- 1.9}$

Bước 7.2.1.6

Chia $1.9$ cho $6.68589444$ .

$f'' (- 1.9) = - 1 \cdot 0.28418037 + 2 e^{- 1.9}$

Bước 7.2.1.7

Nhân $- 1$ với $0.28418037$ .

$f'' (- 1.9) = - 0.28418037 + 2 e^{- 1.9}$

Bước 7.2.1.8

Viết lại biểu thức bằng quy tắc số mũ âm $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ .

$f'' (- 1.9) = - 0.28418037 + 2 (\frac{1}{e^{1.9}})$

Bước 7.2.1.9

Kết hợp $2$ và $\frac{1}{e^{1.9}}$ .

$f'' (- 1.9) = - 0.28418037 + \frac{2}{e^{1.9}}$

Bước 7.2.2

Cộng $- 0.28418037$ và $\frac{2}{e^{1.9}}$ .

$f'' (- 1.9) = 0.01495686$

Bước 7.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $0.01495686$ .

$0.01495686$

Bước 7.3

Tại $- 1.9$ , đạo hàm bậc hai là $0.01495686$ . Vì số này dương, đạo hàm bậc hai tăng trên khoảng $(- 2, \infty)$ .

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

Bước 8

Điểm uốn là điểm nằm trên đường cong mà tại đó độ lõm đổi dấu từ cộng sang trừ hoặc từ trừ sang cộng. Điểm uốn trong trường hợp này là $(- 2, - \frac{2}{e^{2}})$ .

$(- 2, - \frac{2}{e^{2}})$

Bước 9