微积分学 示例

求最大/最小值 (x^2)/(x^2+3)
解题步骤 1
求函数的一阶导数。
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解题步骤 1.1
使用除法定则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 1.2
求微分。
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解题步骤 1.2.1
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 1.2.2
移到 的左侧。
解题步骤 1.2.3
根据加法法则, 的导数是
解题步骤 1.2.4
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 1.2.5
因为 对于 是常数,所以 的导数为
解题步骤 1.2.6
化简表达式。
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解题步骤 1.2.6.1
相加。
解题步骤 1.2.6.2
乘以
解题步骤 1.3
进行 次方运算。
解题步骤 1.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 1.5
相加。
解题步骤 1.6
化简。
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解题步骤 1.6.1
运用分配律。
解题步骤 1.6.2
运用分配律。
解题步骤 1.6.3
化简分子。
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解题步骤 1.6.3.1
化简每一项。
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解题步骤 1.6.3.1.1
通过指数相加将 乘以
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解题步骤 1.6.3.1.1.1
移动
解题步骤 1.6.3.1.1.2
乘以
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解题步骤 1.6.3.1.1.2.1
进行 次方运算。
解题步骤 1.6.3.1.1.2.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 1.6.3.1.1.3
相加。
解题步骤 1.6.3.1.2
乘以
解题步骤 1.6.3.2
合并 中相反的项。
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解题步骤 1.6.3.2.1
中减去
解题步骤 1.6.3.2.2
相加。
解题步骤 2
求函数的二阶导数。
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解题步骤 2.1
因为 对于 是常数,所以 的导数是
解题步骤 2.2
使用除法定则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 2.3
使用幂法则求微分。
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解题步骤 2.3.1
中的指数相乘。
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解题步骤 2.3.1.1
运用幂法则并将指数相乘,
解题步骤 2.3.1.2
乘以
解题步骤 2.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 2.3.3
乘以
解题步骤 2.4
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
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解题步骤 2.4.1
要使用链式法则,请将 设为
解题步骤 2.4.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 2.4.3
使用 替换所有出现的
解题步骤 2.5
通过提取公因式进行化简。
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解题步骤 2.5.1
乘以
解题步骤 2.5.2
中分解出因数
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解题步骤 2.5.2.1
中分解出因数
解题步骤 2.5.2.2
中分解出因数
解题步骤 2.5.2.3
中分解出因数
解题步骤 2.6
约去公因数。
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解题步骤 2.6.1
中分解出因数
解题步骤 2.6.2
约去公因数。
解题步骤 2.6.3
重写表达式。
解题步骤 2.7
根据加法法则, 的导数是
解题步骤 2.8
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 2.9
因为 对于 是常数,所以 的导数为
解题步骤 2.10
化简表达式。
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解题步骤 2.10.1
相加。
解题步骤 2.10.2
乘以
解题步骤 2.11
进行 次方运算。
解题步骤 2.12
进行 次方运算。
解题步骤 2.13
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.14
相加。
解题步骤 2.15
中减去
解题步骤 2.16
组合
解题步骤 2.17
化简。
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解题步骤 2.17.1
运用分配律。
解题步骤 2.17.2
化简每一项。
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解题步骤 2.17.2.1
乘以
解题步骤 2.17.2.2
乘以
解题步骤 3
要求函数的极大值与极小值,请将导数设为等于 并求解。
解题步骤 4
求一阶导数。
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解题步骤 4.1
求一阶导数。
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解题步骤 4.1.1
使用除法定则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 4.1.2
求微分。
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解题步骤 4.1.2.1
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 4.1.2.2
移到 的左侧。
解题步骤 4.1.2.3
根据加法法则, 的导数是
解题步骤 4.1.2.4
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 4.1.2.5
因为 对于 是常数,所以 的导数为
解题步骤 4.1.2.6
化简表达式。
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解题步骤 4.1.2.6.1
相加。
解题步骤 4.1.2.6.2
乘以
解题步骤 4.1.3
进行 次方运算。
解题步骤 4.1.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 4.1.5
相加。
解题步骤 4.1.6
化简。
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解题步骤 4.1.6.1
运用分配律。
解题步骤 4.1.6.2
运用分配律。
解题步骤 4.1.6.3
化简分子。
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解题步骤 4.1.6.3.1
化简每一项。
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解题步骤 4.1.6.3.1.1
通过指数相加将 乘以
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解题步骤 4.1.6.3.1.1.1
移动
解题步骤 4.1.6.3.1.1.2
乘以
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解题步骤 4.1.6.3.1.1.2.1
进行 次方运算。
解题步骤 4.1.6.3.1.1.2.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 4.1.6.3.1.1.3
相加。
解题步骤 4.1.6.3.1.2
乘以
解题步骤 4.1.6.3.2
合并 中相反的项。
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解题步骤 4.1.6.3.2.1
中减去
解题步骤 4.1.6.3.2.2
相加。
解题步骤 4.2
的一阶导数是
解题步骤 5
将一阶导数设为等于 ,然后求解方程
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解题步骤 5.1
将一阶导数设为等于
解题步骤 5.2
将分子设为等于零。
解题步骤 5.3
中的每一项除以 并化简。
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解题步骤 5.3.1
中的每一项都除以
解题步骤 5.3.2
化简左边。
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解题步骤 5.3.2.1
约去 的公因数。
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解题步骤 5.3.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 5.3.2.1.2
除以
解题步骤 5.3.3
化简右边。
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解题步骤 5.3.3.1
除以
解题步骤 6
求使导数无意义的值。
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解题步骤 6.1
表达式的定义域是除使表达式无定义的值外的所有实数。在本例中,不存在使表达式无定义的实数。
解题步骤 7
要计算的驻点。
解题步骤 8
计算在 处的二阶导数。如果该二阶导数为正,那么这是一个极小值。如果为负,则为极大值。
解题步骤 9
计算二阶导数。
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解题步骤 9.1
化简分子。
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解题步骤 9.1.1
进行任意正数次方的运算均得到
解题步骤 9.1.2
乘以
解题步骤 9.1.3
相加。
解题步骤 9.2
化简分母。
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解题步骤 9.2.1
进行任意正数次方的运算均得到
解题步骤 9.2.2
相加。
解题步骤 9.2.3
进行 次方运算。
解题步骤 9.3
约去 的公因数。
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解题步骤 9.3.1
中分解出因数
解题步骤 9.3.2
约去公因数。
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解题步骤 9.3.2.1
中分解出因数
解题步骤 9.3.2.2
约去公因数。
解题步骤 9.3.2.3
重写表达式。
解题步骤 10
因为二阶导数的值为正数,所以 是一个极小值。这被称为二阶导数试验法。
是一个极小值
解题步骤 11
时的 y 值。
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解题步骤 11.1
使用表达式中的 替换变量
解题步骤 11.2
化简结果。
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解题步骤 11.2.1
进行任意正数次方的运算均得到
解题步骤 11.2.2
化简分母。
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解题步骤 11.2.2.1
进行任意正数次方的运算均得到
解题步骤 11.2.2.2
相加。
解题步骤 11.2.3
除以
解题步骤 11.2.4
最终答案为
解题步骤 12
这些是 的局部极值。
是一个局部最小值
解题步骤 13