微积分学示例

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

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

根据加法法则， $3 x^{4} - 4 x^{3}$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$ 。

$\frac{d}{d x} [3 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$

解题步骤 1.1.2

计算 $\frac{d}{d x} [3 x^{4}]$ 。

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解题步骤 1.1.2.1

因为 $3$ 对于 $x$ 是常数，所以 $3 x^{4}$ 对 $x$ 的导数是 $3 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ 。

$3 \frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$

解题步骤 1.1.2.2

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 4$ 。

$3 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$

解题步骤 1.1.2.3

将 $4$ 乘以 $3$ 。

$12 x^{3} + \frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$

解题步骤 1.1.3

计算 $\frac{d}{d x} [- 4 x^{3}]$ 。

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解题步骤 1.1.3.1

因为 $- 4$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 4 x^{3}$ 对 $x$ 的导数是 $- 4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ 。

$12 x^{3} - 4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$

解题步骤 1.1.3.2

使用幂法则求微分，根据该法则， $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ 等于 $n x^{n - 1}$ ，其中 $n = 3$ 。

$12 x^{3} - 4 (3 x^{2})$

解题步骤 1.1.3.3

将 $3$ 乘以 $- 4$ 。

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

解题步骤 1.2

$f (x)$ 对 $x$ 的一阶导数是 $12 x^{3} - 12 x^{2}$ 。

$12 x^{3} - 12 x^{2}$

解题步骤 2

将一阶导数设为等于 $0$ ，然后求解方程 $12 x^{3} - 12 x^{2} = 0$ 。

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解题步骤 2.1

将一阶导数设为等于 $0$ 。

$12 x^{3} - 12 x^{2} = 0$

解题步骤 2.2

从 $12 x^{3} - 12 x^{2}$ 中分解出因数 $12 x^{2}$ 。

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解题步骤 2.2.1

从 $12 x^{3}$ 中分解出因数 $12 x^{2}$ 。

$12 x^{2} (x) - 12 x^{2} = 0$

解题步骤 2.2.2

从 $- 12 x^{2}$ 中分解出因数 $12 x^{2}$ 。

$12 x^{2} (x) + 12 x^{2} (- 1) = 0$

解题步骤 2.2.3

从 $12 x^{2} (x) + 12 x^{2} (- 1)$ 中分解出因数 $12 x^{2}$ 。

$12 x^{2} (x - 1) = 0$

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 $0$ 。

$x^{2} = 0$

$x - 1 = 0$

解题步骤 2.4

将 $x^{2}$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 2.4.1

将 $x^{2}$ 设为等于 $0$ 。

$x^{2} = 0$

解题步骤 2.4.2

求解 $x$ 的 $x^{2} = 0$ 。

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解题步骤 2.4.2.1

取方程两边的指定根来消去方程左边的指数。

$x = \pm \sqrt{0}$

解题步骤 2.4.2.2

化简 $\pm \sqrt{0}$ 。

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解题步骤 2.4.2.2.1

将 $0$ 重写为 $0^{2}$ 。

$x = \pm \sqrt{0^{2}}$

解题步骤 2.4.2.2.2

假设各项均为正实数，从根式下提出各项。

$x = \pm 0$

解题步骤 2.4.2.2.3

正负 $0$ 是 $0$ 。

$x = 0$

解题步骤 2.5

将 $x - 1$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 2.5.1

将 $x - 1$ 设为等于 $0$ 。

$x - 1 = 0$

解题步骤 2.5.2

在等式两边都加上 $1$ 。

$x = 1$

解题步骤 2.6

最终解为使 $12 x^{2} (x - 1) = 0$ 成立的所有值。

$x = 0, 1$

解题步骤 3

求使导数无意义的值。

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解题步骤 3.1

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 4

对每个导数为 $0$ 或无意义的 $x$ 值，计算 $3 x^{4} - 4 x^{3}$ 。

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解题步骤 4.1

在 $x = 0$ 处计算

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解题步骤 4.1.1

代入 $0$ 替换 $x$ 。

$3 {(0)}^{4} - 4 {(0)}^{3}$

解题步骤 4.1.2

化简。

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解题步骤 4.1.2.1

化简每一项。

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解题步骤 4.1.2.1.1

对 $0$ 进行任意正数次方的运算均得到 $0$ 。

$3 \cdot 0 - 4 {(0)}^{3}$

解题步骤 4.1.2.1.2

将 $3$ 乘以 $0$ 。

$0 - 4 {(0)}^{3}$

解题步骤 4.1.2.1.3

对 $0$ 进行任意正数次方的运算均得到 $0$ 。

$0 - 4 \cdot 0$

解题步骤 4.1.2.1.4

将 $- 4$ 乘以 $0$ 。

$0 + 0$

解题步骤 4.1.2.2

将 $0$ 和 $0$ 相加。

$0$

解题步骤 4.2

在 $x = 1$ 处计算

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解题步骤 4.2.1

代入 $1$ 替换 $x$ 。

$3 {(1)}^{4} - 4 {(1)}^{3}$

解题步骤 4.2.2

化简。

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解题步骤 4.2.2.1

化简每一项。

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解题步骤 4.2.2.1.1

一的任意次幂都为一。

$3 \cdot 1 - 4 {(1)}^{3}$

解题步骤 4.2.2.1.2

将 $3$ 乘以 $1$ 。

$3 - 4 {(1)}^{3}$

解题步骤 4.2.2.1.3

一的任意次幂都为一。

$3 - 4 \cdot 1$

解题步骤 4.2.2.1.4

将 $- 4$ 乘以 $1$ 。

$3 - 4$

解题步骤 4.2.2.2

从 $3$ 中减去 $4$ 。

$- 1$

解题步骤 4.3

列出所有的点。

$(0, 0), (1, - 1)$

解题步骤 5

微积分学 示例

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