微积分学示例

$y = x^{3} - 9 x^{2} - 81 x$

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， $x^{3} - 9 x^{2} - 81 x$ 对 $x$ 的导数是 $\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 81 x]$ 。

$\frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 81 x]$

解题步骤 1.1.1.2

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 $n = 3$ 。

$3 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 9 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 81 x]$

解题步骤 1.1.2

计算 $\frac{d}{d x} [- 9 x^{2}]$ 。

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解题步骤 1.1.2.1

因为 $- 9$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 9 x^{2}$ 对 $x$ 的导数是 $- 9 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ 。

$3 x^{2} - 9 \frac{d}{d x} [x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 81 x]$

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 $n = 2$ 。

$3 x^{2} - 9 (2 x) + \frac{d}{d x} [- 81 x]$

解题步骤 1.1.2.3

将 $2$ 乘以 $- 9$ 。

$3 x^{2} - 18 x + \frac{d}{d x} [- 81 x]$

解题步骤 1.1.3

计算 $\frac{d}{d x} [- 81 x]$ 。

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解题步骤 1.1.3.1

因为 $- 81$ 对于 $x$ 是常数，所以 $- 81 x$ 对 $x$ 的导数是 $- 81 \frac{d}{d x} [x]$ 。

$3 x^{2} - 18 x - 81 \frac{d}{d x} [x]$

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 $n = 1$ 。

$3 x^{2} - 18 x - 81 \cdot 1$

解题步骤 1.1.3.3

将 $- 81$ 乘以 $1$ 。

$f' (x) = 3 x^{2} - 18 x - 81$

解题步骤 1.2

$f (x)$ 对 $x$ 的一阶导数是 $3 x^{2} - 18 x - 81$ 。

$3 x^{2} - 18 x - 81$

解题步骤 2

将一阶导数设为等于 $0$ ，然后求解方程 $3 x^{2} - 18 x - 81 = 0$ 。

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解题步骤 2.1

将一阶导数设为等于 $0$ 。

$3 x^{2} - 18 x - 81 = 0$

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

从 $3 x^{2} - 18 x - 81$ 中分解出因数 $3$ 。

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解题步骤 2.2.1.1

从 $3 x^{2}$ 中分解出因数 $3$ 。

$3 (x^{2}) - 18 x - 81 = 0$

解题步骤 2.2.1.2

从 $- 18 x$ 中分解出因数 $3$ 。

$3 (x^{2}) + 3 (- 6 x) - 81 = 0$

解题步骤 2.2.1.3

从 $- 81$ 中分解出因数 $3$ 。

$3 x^{2} + 3 (- 6 x) + 3 \cdot - 27 = 0$

解题步骤 2.2.1.4

从 $3 x^{2} + 3 (- 6 x)$ 中分解出因数 $3$ 。

$3 (x^{2} - 6 x) + 3 \cdot - 27 = 0$

解题步骤 2.2.1.5

从 $3 (x^{2} - 6 x) + 3 \cdot - 27$ 中分解出因数 $3$ 。

$3 (x^{2} - 6 x - 27) = 0$

解题步骤 2.2.2

因数。

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解题步骤 2.2.2.1

使用 AC 法来对 $x^{2} - 6 x - 27$ 进行因式分解。

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解题步骤 2.2.2.1.1

思考一下 $x^{2} + b x + c$ 这种形式。找出一对整数，其积为 $c$ ，且和为 $b$ 。在本例中，其积即为 $- 27$ ，和为 $- 6$ 。

$- 9, 3$

解题步骤 2.2.2.1.2

使用这些整数书写分数形式。

$3 ((x - 9) (x + 3)) = 0$

解题步骤 2.2.2.2

去掉多余的括号。

$3 (x - 9) (x + 3) = 0$

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 $0$ 。

$x - 9 = 0$

$x + 3 = 0$

解题步骤 2.4

将 $x - 9$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 2.4.1

将 $x - 9$ 设为等于 $0$ 。

$x - 9 = 0$

解题步骤 2.4.2

在等式两边都加上 $9$ 。

$x = 9$

解题步骤 2.5

将 $x + 3$ 设为等于 $0$ 并求解 $x$ 。

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解题步骤 2.5.1

将 $x + 3$ 设为等于 $0$ 。

$x + 3 = 0$

解题步骤 2.5.2

从等式两边同时减去 $3$ 。

$x = - 3$

解题步骤 2.6

最终解为使 $3 (x - 9) (x + 3) = 0$ 成立的所有值。

$x = 9, - 3$

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 $x^{3} - 9 x^{2} - 81 x$ 。

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解题步骤 4.1

在 $x = 9$ 处计算

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解题步骤 4.1.1

代入 $9$ 替换 $x$ 。

${(9)}^{3} - 9 {(9)}^{2} - 81 \cdot 9$

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 $9$ 进行 $3$ 次方运算。

$729 - 9 {(9)}^{2} - 81 \cdot 9$

解题步骤 4.1.2.1.2

对 $9$ 进行 $2$ 次方运算。

$729 - 9 \cdot 81 - 81 \cdot 9$

解题步骤 4.1.2.1.3

将 $- 9$ 乘以 $81$ 。

$729 - 729 - 81 \cdot 9$

解题步骤 4.1.2.1.4

将 $- 81$ 乘以 $9$ 。

$729 - 729 - 729$

解题步骤 4.1.2.2

通过减去各数进行化简。

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解题步骤 4.1.2.2.1

从 $729$ 中减去 $729$ 。

$0 - 729$

解题步骤 4.1.2.2.2

从 $0$ 中减去 $729$ 。

$- 729$

解题步骤 4.2

在 $x = - 3$ 处计算

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解题步骤 4.2.1

代入 $- 3$ 替换 $x$ 。

${(- 3)}^{3} - 9 {(- 3)}^{2} - 81 \cdot - 3$

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

对 $- 3$ 进行 $3$ 次方运算。

$- 27 - 9 {(- 3)}^{2} - 81 \cdot - 3$

解题步骤 4.2.2.1.2

对 $- 3$ 进行 $2$ 次方运算。

$- 27 - 9 \cdot 9 - 81 \cdot - 3$

解题步骤 4.2.2.1.3

将 $- 9$ 乘以 $9$ 。

$- 27 - 81 - 81 \cdot - 3$

解题步骤 4.2.2.1.4

将 $- 81$ 乘以 $- 3$ 。

$- 27 - 81 + 243$

解题步骤 4.2.2.2

通过相加和相减进行化简。

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解题步骤 4.2.2.2.1

从 $- 27$ 中减去 $81$ 。

$- 108 + 243$

解题步骤 4.2.2.2.2

将 $- 108$ 和 $243$ 相加。

$135$

解题步骤 4.3

列出所有的点。

$(9, - 729), (- 3, 135)$

解题步骤 5

微积分学 示例

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