微积分学 示例

求出拐点 (e^x)/(8+e^x)
解题步骤 1
书写为一个函数。
解题步骤 2
求二阶导数。
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解题步骤 2.1
求一阶导数。
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解题步骤 2.1.1
使用除法定则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 2.1.2
使用指数法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 =
解题步骤 2.1.3
求微分。
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解题步骤 2.1.3.1
根据加法法则, 的导数是
解题步骤 2.1.3.2
因为 对于 是常数,所以 的导数为
解题步骤 2.1.3.3
相加。
解题步骤 2.1.4
使用指数法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 =
解题步骤 2.1.5
通过指数相加将 乘以
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解题步骤 2.1.5.1
移动
解题步骤 2.1.5.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.1.5.3
相加。
解题步骤 2.1.6
化简。
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解题步骤 2.1.6.1
运用分配律。
解题步骤 2.1.6.2
化简分子。
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解题步骤 2.1.6.2.1
通过指数相加将 乘以
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解题步骤 2.1.6.2.1.1
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.1.6.2.1.2
相加。
解题步骤 2.1.6.2.2
合并 中相反的项。
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解题步骤 2.1.6.2.2.1
中减去
解题步骤 2.1.6.2.2.2
相加。
解题步骤 2.2
求二阶导数。
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解题步骤 2.2.1
因为 对于 是常数,所以 的导数是
解题步骤 2.2.2
使用除法定则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 2.2.3
中的指数相乘。
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解题步骤 2.2.3.1
运用幂法则并将指数相乘,
解题步骤 2.2.3.2
乘以
解题步骤 2.2.4
使用指数法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 =
解题步骤 2.2.5
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 2.2.5.1
要使用链式法则,请将 设为
解题步骤 2.2.5.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中
解题步骤 2.2.5.3
使用 替换所有出现的
解题步骤 2.2.6
求微分。
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解题步骤 2.2.6.1
乘以
解题步骤 2.2.6.2
根据加法法则, 的导数是
解题步骤 2.2.6.3
因为 对于 是常数,所以 的导数为
解题步骤 2.2.6.4
相加。
解题步骤 2.2.7
使用指数法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 =
解题步骤 2.2.8
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.2.9
相加。
解题步骤 2.2.10
中分解出因数
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解题步骤 2.2.10.1
中分解出因数
解题步骤 2.2.10.2
中分解出因数
解题步骤 2.2.10.3
中分解出因数
解题步骤 2.2.11
约去公因数。
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解题步骤 2.2.11.1
中分解出因数
解题步骤 2.2.11.2
约去公因数。
解题步骤 2.2.11.3
重写表达式。
解题步骤 2.2.12
组合
解题步骤 2.2.13
化简。
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解题步骤 2.2.13.1
运用分配律。
解题步骤 2.2.13.2
运用分配律。
解题步骤 2.2.13.3
化简分子。
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解题步骤 2.2.13.3.1
化简每一项。
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解题步骤 2.2.13.3.1.1
乘以
解题步骤 2.2.13.3.1.2
通过指数相加将 乘以
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解题步骤 2.2.13.3.1.2.1
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.2.13.3.1.2.2
相加。
解题步骤 2.2.13.3.1.3
乘以
解题步骤 2.2.13.3.2
中减去
解题步骤 2.2.13.4
化简分子。
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解题步骤 2.2.13.4.1
中分解出因数
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解题步骤 2.2.13.4.1.1
中分解出因数
解题步骤 2.2.13.4.1.2
中分解出因数
解题步骤 2.2.13.4.1.3
中分解出因数
解题步骤 2.2.13.4.2
重写为
解题步骤 2.2.13.4.3
使 。用 代入替换所有出现的
解题步骤 2.2.13.4.4
中分解出因数
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解题步骤 2.2.13.4.4.1
中分解出因数
解题步骤 2.2.13.4.4.2
中分解出因数
解题步骤 2.2.13.4.4.3
中分解出因数
解题步骤 2.2.13.4.5
使用 替换所有出现的
解题步骤 2.3
的二阶导数是
解题步骤 3
使二阶导数等于 ,然后求解方程
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解题步骤 3.1
将二阶导数设为等于
解题步骤 3.2
将分子设为等于零。
解题步骤 3.3
求解 的方程。
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解题步骤 3.3.1
如果等式左侧的任一因数等于 ,则整个表达式将等于
解题步骤 3.3.2
设为等于 并求解
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解题步骤 3.3.2.1
设为等于
解题步骤 3.3.2.2
求解
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解题步骤 3.3.2.2.1
取方程两边的自然对数从而去掉指数中的变量。
解题步骤 3.3.2.2.2
因为 无意义,所以方程无解。
无定义
解题步骤 3.3.2.2.3
无解
无解
无解
无解
解题步骤 3.3.3
设为等于 并求解
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解题步骤 3.3.3.1
设为等于
解题步骤 3.3.3.2
求解
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解题步骤 3.3.3.2.1
从等式两边同时减去
解题步骤 3.3.3.2.2
中的每一项除以 并化简。
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解题步骤 3.3.3.2.2.1
中的每一项都除以
解题步骤 3.3.3.2.2.2
化简左边。
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解题步骤 3.3.3.2.2.2.1
将两个负数相除得到一个正数。
解题步骤 3.3.3.2.2.2.2
除以
解题步骤 3.3.3.2.2.3
化简右边。
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解题步骤 3.3.3.2.2.3.1
除以
解题步骤 3.3.3.2.3
取方程两边的自然对数从而去掉指数中的变量。
解题步骤 3.3.3.2.4
展开左边。
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解题步骤 3.3.3.2.4.1
通过将 移到对数外来展开
解题步骤 3.3.3.2.4.2
的自然对数为
解题步骤 3.3.3.2.4.3
乘以
解题步骤 3.3.4
最终解为使 成立的所有值。
解题步骤 4
求二阶导数为 的点。
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解题步骤 4.1
代入 以求 的值。
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解题步骤 4.1.1
使用表达式中的 替换变量
解题步骤 4.1.2
化简结果。
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解题步骤 4.1.2.1
指数函数和对数函数互为反函数。
解题步骤 4.1.2.2
化简分母。
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解题步骤 4.1.2.2.1
指数函数和对数函数互为反函数。
解题步骤 4.1.2.2.2
相加。
解题步骤 4.1.2.3
约去 的公因数。
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解题步骤 4.1.2.3.1
中分解出因数
解题步骤 4.1.2.3.2
约去公因数。
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解题步骤 4.1.2.3.2.1
中分解出因数
解题步骤 4.1.2.3.2.2
约去公因数。
解题步骤 4.1.2.3.2.3
重写表达式。
解题步骤 4.1.2.4
最终答案为
解题步骤 4.2
通过将 代入 中求得的点为 。这个点可能是一个拐点。
解题步骤 5
分解 到各点周围的区间中,这些点有可能是拐点。
解题步骤 6
将区间 中的一个值代入二阶导数以判断它是递增还是递减。
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解题步骤 6.1
使用表达式中的 替换变量
解题步骤 6.2
最终答案为
解题步骤 6.3
处,二阶导数为 。由于其值为正,二阶导数在区间 上递增。
因为 ,所以函数在 上递增
因为 ,所以函数在 上递增
解题步骤 7
将区间 中的一个值代入二阶导数以判断它是递增还是递减。
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解题步骤 7.1
使用表达式中的 替换变量
解题步骤 7.2
最终答案为
解题步骤 7.3
,二阶导数为 。因为该值是负数,所以该二阶导数在区间 上递减
因为 ,所以在 上递减
因为 ,所以在 上递减
解题步骤 8
曲线上的拐点是该曲线凹凸性符号由正变为负或由负变为正时的点。本例中,拐点为
解题步骤 9