微积分学 示例

用导数求递增/递减的位置。
f(x)=x4+2x2-8xf(x)=x4+2x28x
解题步骤 1
求一阶导数。
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解题步骤 1.1
求一阶导数。
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解题步骤 1.1.1
求微分。
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解题步骤 1.1.1.1
根据加法法则,x4+2x2-8xx4+2x28xxx 的导数是 ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x]ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[8x]
ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x]ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[8x]
解题步骤 1.1.1.2
使用幂法则求微分,根据该法则,ddx[xn]ddx[xn] 等于 nxn-1nxn1,其中 n=4n=4
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]4x3+ddx[2x2]+ddx[8x]
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]4x3+ddx[2x2]+ddx[8x]
解题步骤 1.1.2
计算 ddx[2x2]ddx[2x2]
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解题步骤 1.1.2.1
因为 22 对于 xx 是常数,所以 2x22x2xx 的导数是 2ddx[x2]2ddx[x2]
4x3+2ddx[x2]+ddx[-8x]4x3+2ddx[x2]+ddx[8x]
解题步骤 1.1.2.2
使用幂法则求微分,根据该法则,ddx[xn]ddx[xn] 等于 nxn-1nxn1,其中 n=2n=2
4x3+2(2x)+ddx[-8x]4x3+2(2x)+ddx[8x]
解题步骤 1.1.2.3
22 乘以 22
4x3+4x+ddx[-8x]4x3+4x+ddx[8x]
4x3+4x+ddx[-8x]4x3+4x+ddx[8x]
解题步骤 1.1.3
计算 ddx[-8x]ddx[8x]
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解题步骤 1.1.3.1
因为 -88 对于 xx 是常数,所以 -8x8xxx 的导数是 -8ddx[x]8ddx[x]
4x3+4x-8ddx[x]4x3+4x8ddx[x]
解题步骤 1.1.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则,ddx[xn]ddx[xn] 等于 nxn-1nxn1,其中 n=1n=1
4x3+4x-814x3+4x81
解题步骤 1.1.3.3
-88 乘以 11
f(x)=4x3+4x-8
f(x)=4x3+4x-8
f(x)=4x3+4x-8
解题步骤 1.2
f(x)x 的一阶导数是 4x3+4x-8
4x3+4x-8
4x3+4x-8
解题步骤 2
将一阶导数设为等于 0,然后求解方程 4x3+4x-8=0
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解题步骤 2.1
将一阶导数设为等于 0
4x3+4x-8=0
解题步骤 2.2
对方程左边进行因式分解。
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解题步骤 2.2.1
4x3+4x-8 中分解出因数 4
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解题步骤 2.2.1.1
4x3 中分解出因数 4
4(x3)+4x-8=0
解题步骤 2.2.1.2
4x 中分解出因数 4
4(x3)+4(x)-8=0
解题步骤 2.2.1.3
-8 中分解出因数 4
4(x3)+4x+4-2=0
解题步骤 2.2.1.4
4(x3)+4x 中分解出因数 4
4(x3+x)+4-2=0
解题步骤 2.2.1.5
4(x3+x)+4-2 中分解出因数 4
4(x3+x-2)=0
4(x3+x-2)=0
解题步骤 2.2.2
因数。
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解题步骤 2.2.2.1
使用有理根检验法因式分解 x3+x-2
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解题步骤 2.2.2.1.1
如果一个多项式函数的各项系数都为整数,则每个有理零点应为 pq 的形式,其中 p 为常数的因数,而 q 为首项系数的因数。
p=±1,±2
q=±1
解题步骤 2.2.2.1.2
±pq 的所有组合。这些将是多项式函数的可能根。
±1,±2
解题步骤 2.2.2.1.3
代入 1 并化简表达式。在本例中,表达式等于 0,所以 1 是多项式的根。
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解题步骤 2.2.2.1.3.1
1 代入多项式。
13+1-2
解题步骤 2.2.2.1.3.2
1 进行 3 次方运算。
1+1-2
解题步骤 2.2.2.1.3.3
11 相加。
2-2
解题步骤 2.2.2.1.3.4
2 中减去 2
0
0
解题步骤 2.2.2.1.4
因为 1 是一个已知的根,所以将多项式除以 x-1 求商式。得到的多项式之后可以用来求其余的根。
x3+x-2x-1
解题步骤 2.2.2.1.5
x3+x-2 除以 x-1
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解题步骤 2.2.2.1.5.1
建立要用于相除的多项式。如果不是对于所有指数都有对应的项,则插入带 0 值的项。
x-1x3+0x2+x-2
解题步骤 2.2.2.1.5.2
将被除数中的最高阶项 x3 除以除数中的最高阶项 x
x2
x-1x3+0x2+x-2
解题步骤 2.2.2.1.5.3
将新的商式项乘以除数。
x2
x-1x3+0x2+x-2
+x3-x2
解题步骤 2.2.2.1.5.4
因为要从被除数中减去该表达式,所以应改变 x3-x2 中的所有符号
x2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
解题步骤 2.2.2.1.5.5
改变符号后,将相乘所得的多项式和最后的被除数相加,得到新的被除数。
x2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2
解题步骤 2.2.2.1.5.6
从原来的被除数向下提取下一项到当前被除数中。
x2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
解题步骤 2.2.2.1.5.7
将被除数中的最高阶项 x2 除以除数中的最高阶项 x
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
解题步骤 2.2.2.1.5.8
将新的商式项乘以除数。
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
+x2-x
解题步骤 2.2.2.1.5.9
因为要从被除数中减去该表达式,所以应改变 x2-x 中的所有符号
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
解题步骤 2.2.2.1.5.10
改变符号后,将相乘所得的多项式和最后的被除数相加,得到新的被除数。
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x
解题步骤 2.2.2.1.5.11
从原来的被除数向下提取下一项到当前被除数中。
x2+x
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
解题步骤 2.2.2.1.5.12
将被除数中的最高阶项 2x 除以除数中的最高阶项 x
x2+x+2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
解题步骤 2.2.2.1.5.13
将新的商式项乘以除数。
x2+x+2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
+2x-2
解题步骤 2.2.2.1.5.14
因为要从被除数中减去该表达式,所以应改变 2x-2 中的所有符号
x2+x+2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
-2x+2
解题步骤 2.2.2.1.5.15
改变符号后,将相乘所得的多项式和最后的被除数相加,得到新的被除数。
x2+x+2
x-1x3+0x2+x-2
-x3+x2
+x2+x
-x2+x
+2x-2
-2x+2
0
解题步骤 2.2.2.1.5.16
因为余数为 0,所以最终答案是商。
x2+x+2
x2+x+2
解题步骤 2.2.2.1.6
x3+x-2 书写为因数的集合。
4((x-1)(x2+x+2))=0
4((x-1)(x2+x+2))=0
解题步骤 2.2.2.2
去掉多余的括号。
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
解题步骤 2.3
如果等式左侧的任一因数等于 0,则整个表达式将等于 0
x-1=0
x2+x+2=0
解题步骤 2.4
x-1 设为等于 0 并求解 x
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解题步骤 2.4.1
x-1 设为等于 0
x-1=0
解题步骤 2.4.2
在等式两边都加上 1
x=1
x=1
解题步骤 2.5
x2+x+2 设为等于 0 并求解 x
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解题步骤 2.5.1
x2+x+2 设为等于 0
x2+x+2=0
解题步骤 2.5.2
求解 xx2+x+2=0
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解题步骤 2.5.2.1
使用二次公式求解。
-b±b2-4(ac)2a
解题步骤 2.5.2.2
a=1b=1c=2 的值代入二次公式中并求解 x
-1±12-4(12)21
解题步骤 2.5.2.3
化简。
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解题步骤 2.5.2.3.1
化简分子。
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解题步骤 2.5.2.3.1.1
一的任意次幂都为一。
x=-1±1-41221
解题步骤 2.5.2.3.1.2
乘以 -412
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解题步骤 2.5.2.3.1.2.1
-4 乘以 1
x=-1±1-4221
解题步骤 2.5.2.3.1.2.2
-4 乘以 2
x=-1±1-821
x=-1±1-821
解题步骤 2.5.2.3.1.3
1 中减去 8
x=-1±-721
解题步骤 2.5.2.3.1.4
-7 重写为 -1(7)
x=-1±-1721
解题步骤 2.5.2.3.1.5
-1(7) 重写为 -17
x=-1±-1721
解题步骤 2.5.2.3.1.6
-1 重写为 i
x=-1±i721
x=-1±i721
解题步骤 2.5.2.3.2
2 乘以 1
x=-1±i72
x=-1±i72
解题步骤 2.5.2.4
化简表达式以求 ±+ 部分的解。
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解题步骤 2.5.2.4.1
化简分子。
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解题步骤 2.5.2.4.1.1
一的任意次幂都为一。
x=-1±1-41221
解题步骤 2.5.2.4.1.2
乘以 -412
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解题步骤 2.5.2.4.1.2.1
-4 乘以 1
x=-1±1-4221
解题步骤 2.5.2.4.1.2.2
-4 乘以 2
x=-1±1-821
x=-1±1-821
解题步骤 2.5.2.4.1.3
1 中减去 8
x=-1±-721
解题步骤 2.5.2.4.1.4
-7 重写为 -1(7)
x=-1±-1721
解题步骤 2.5.2.4.1.5
-1(7) 重写为 -17
x=-1±-1721
解题步骤 2.5.2.4.1.6
-1 重写为 i
x=-1±i721
x=-1±i721
解题步骤 2.5.2.4.2
2 乘以 1
x=-1±i72
解题步骤 2.5.2.4.3
± 变换为 +
x=-1+i72
解题步骤 2.5.2.4.4
-1 重写为 -1(1)
x=-11+i72
解题步骤 2.5.2.4.5
i7 中分解出因数 -1
x=-11-(-i7)2
解题步骤 2.5.2.4.6
-1(1)-(-i7) 中分解出因数 -1
x=-1(1-i7)2
解题步骤 2.5.2.4.7
将负号移到分数的前面。
x=-1-i72
x=-1-i72
解题步骤 2.5.2.5
化简表达式以求 ±- 部分的解。
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解题步骤 2.5.2.5.1
化简分子。
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解题步骤 2.5.2.5.1.1
一的任意次幂都为一。
x=-1±1-41221
解题步骤 2.5.2.5.1.2
乘以 -412
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解题步骤 2.5.2.5.1.2.1
-4 乘以 1
x=-1±1-4221
解题步骤 2.5.2.5.1.2.2
-4 乘以 2
x=-1±1-821
x=-1±1-821
解题步骤 2.5.2.5.1.3
1 中减去 8
x=-1±-721
解题步骤 2.5.2.5.1.4
-7 重写为 -1(7)
x=-1±-1721
解题步骤 2.5.2.5.1.5
-1(7) 重写为 -17
x=-1±-1721
解题步骤 2.5.2.5.1.6
-1 重写为 i
x=-1±i721
x=-1±i721
解题步骤 2.5.2.5.2
2 乘以 1
x=-1±i72
解题步骤 2.5.2.5.3
± 变换为 -
x=-1-i72
解题步骤 2.5.2.5.4
-1 重写为 -1(1)
x=-11-i72
解题步骤 2.5.2.5.5
-i7 中分解出因数 -1
x=-11-(i7)2
解题步骤 2.5.2.5.6
-1(1)-(i7) 中分解出因数 -1
x=-1(1+i7)2
解题步骤 2.5.2.5.7
将负号移到分数的前面。
x=-1+i72
x=-1+i72
解题步骤 2.5.2.6
最终答案为两个解的组合。
x=-1-i72,-1+i72
x=-1-i72,-1+i72
x=-1-i72,-1+i72
解题步骤 2.6
最终解为使 4(x-1)(x2+x+2)=0 成立的所有值。
x=1,-1-i72,-1+i72
x=1,-1-i72,-1+i72
解题步骤 3
使导数等于 0 的值为 1
1
解题步骤 4
求出让导数 f(x)=4x3+4x-8 等于 0 或无定义的点后,用来检验 f(x)=x4+2x2-8x 在何处增加和在何处减少的区间即为 (-,1)(1,)
(-,1)(1,)
解题步骤 5
将区间 (-,1) 中的一个值代入导数以判断函数是递增还是递减。
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解题步骤 5.1
使用表达式中的 0 替换变量 x
f(0)=4(0)3+4(0)-8
解题步骤 5.2
化简结果。
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解题步骤 5.2.1
化简每一项。
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解题步骤 5.2.1.1
0 进行任意正数次方的运算均得到 0
f(0)=40+4(0)-8
解题步骤 5.2.1.2
4 乘以 0
f(0)=0+4(0)-8
解题步骤 5.2.1.3
4 乘以 0
f(0)=0+0-8
f(0)=0+0-8
解题步骤 5.2.2
通过相加和相减进行化简。
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解题步骤 5.2.2.1
00 相加。
f(0)=0-8
解题步骤 5.2.2.2
0 中减去 8
f(0)=-8
f(0)=-8
解题步骤 5.2.3
最终答案为 -8
-8
-8
解题步骤 5.3
x=0 处,导数为 -8。由于其值为负,函数在 (-,1) 上递减。
因为 f(x)<0,所以在 (-,1) 上递减
因为 f(x)<0,所以在 (-,1) 上递减
解题步骤 6
将区间 (1,) 中的一个值代入导数以判断函数是递增还是递减。
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解题步骤 6.1
使用表达式中的 2 替换变量 x
f(2)=4(2)3+4(2)-8
解题步骤 6.2
化简结果。
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解题步骤 6.2.1
化简每一项。
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解题步骤 6.2.1.1
2 进行 3 次方运算。
f(2)=48+4(2)-8
解题步骤 6.2.1.2
4 乘以 8
f(2)=32+4(2)-8
解题步骤 6.2.1.3
4 乘以 2
f(2)=32+8-8
f(2)=32+8-8
解题步骤 6.2.2
通过相加和相减进行化简。
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解题步骤 6.2.2.1
328 相加。
f(2)=40-8
解题步骤 6.2.2.2
40 中减去 8
f(2)=32
f(2)=32
解题步骤 6.2.3
最终答案为 32
32
32
解题步骤 6.3
x=2 处,导数为 32。由于其值为正,函数在 (1,) 上递增。
因为 f(x)>0,所以函数在 (1,) 上递增
因为 f(x)>0,所以函数在 (1,) 上递增
解题步骤 7
列出函数在其上递增与递减的区间。
递增区间:(1,)
递减于:(-,1)
解题步骤 8
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