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微积分学 示例
解题步骤 1
将 书写为一个函数。
解题步骤 2
解题步骤 2.1
求微分。
解题步骤 2.1.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 2.1.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.2
计算 。
解题步骤 2.2.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 2.2.2
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 2.2.2.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 2.2.2.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.2.2.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 2.2.3
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 2.2.4
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 2.2.5
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 2.2.6
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.2.7
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 2.2.8
组合 和 。
解题步骤 2.2.9
在公分母上合并分子。
解题步骤 2.2.10
化简分子。
解题步骤 2.2.10.1
将 乘以 。
解题步骤 2.2.10.2
从 中减去 。
解题步骤 2.2.11
将负号移到分数的前面。
解题步骤 2.2.12
将 乘以 。
解题步骤 2.2.13
从 中减去 。
解题步骤 2.2.14
组合 和 。
解题步骤 2.2.15
组合 和 。
解题步骤 2.2.16
将 移到 的左侧。
解题步骤 2.2.17
将 重写为 。
解题步骤 2.2.18
使用负指数规则 将 移动到分母。
解题步骤 2.2.19
将负号移到分数的前面。
解题步骤 3
解题步骤 3.1
求微分。
解题步骤 3.1.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 3.1.2
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 3.2
计算 。
解题步骤 3.2.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 3.2.2
将 重写为 。
解题步骤 3.2.3
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 3.2.3.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 3.2.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.2.3.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 3.2.4
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 3.2.4.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 3.2.4.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.2.4.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 3.2.5
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 3.2.6
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 3.2.7
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 3.2.8
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.2.9
将 中的指数相乘。
解题步骤 3.2.9.1
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 3.2.9.2
约去 的公因数。
解题步骤 3.2.9.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 3.2.9.2.2
约去公因数。
解题步骤 3.2.9.2.3
重写表达式。
解题步骤 3.2.10
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 3.2.11
组合 和 。
解题步骤 3.2.12
在公分母上合并分子。
解题步骤 3.2.13
化简分子。
解题步骤 3.2.13.1
将 乘以 。
解题步骤 3.2.13.2
从 中减去 。
解题步骤 3.2.14
将负号移到分数的前面。
解题步骤 3.2.15
将 乘以 。
解题步骤 3.2.16
从 中减去 。
解题步骤 3.2.17
组合 和 。
解题步骤 3.2.18
组合 和 。
解题步骤 3.2.19
将 移到 的左侧。
解题步骤 3.2.20
将 重写为 。
解题步骤 3.2.21
使用负指数规则 将 移动到分母。
解题步骤 3.2.22
将负号移到分数的前面。
解题步骤 3.2.23
将 乘以 。
解题步骤 3.2.24
将 乘以 。
解题步骤 3.2.25
组合 和 。
解题步骤 3.2.26
使用负指数规则 将 移动到分母。
解题步骤 3.2.27
通过指数相加将 乘以 。
解题步骤 3.2.27.1
移动 。
解题步骤 3.2.27.2
将 乘以 。
解题步骤 3.2.27.2.1
对 进行 次方运算。
解题步骤 3.2.27.2.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 3.2.27.3
将 写成具有公分母的分数。
解题步骤 3.2.27.4
在公分母上合并分子。
解题步骤 3.2.27.5
将 和 相加。
解题步骤 3.2.28
将 乘以 。
解题步骤 3.2.29
将 乘以 。
解题步骤 3.3
从 中减去 。
解题步骤 4
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 5
解题步骤 5.1
求一阶导数。
解题步骤 5.1.1
求微分。
解题步骤 5.1.1.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.1.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.2
计算 。
解题步骤 5.1.2.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 5.1.2.2
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 5.1.2.2.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 5.1.2.2.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.2.2.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 5.1.2.3
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.2.4
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 5.1.2.5
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.2.6
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.2.7
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 5.1.2.8
组合 和 。
解题步骤 5.1.2.9
在公分母上合并分子。
解题步骤 5.1.2.10
化简分子。
解题步骤 5.1.2.10.1
将 乘以 。
解题步骤 5.1.2.10.2
从 中减去 。
解题步骤 5.1.2.11
将负号移到分数的前面。
解题步骤 5.1.2.12
将 乘以 。
解题步骤 5.1.2.13
从 中减去 。
解题步骤 5.1.2.14
组合 和 。
解题步骤 5.1.2.15
组合 和 。
解题步骤 5.1.2.16
将 移到 的左侧。
解题步骤 5.1.2.17
将 重写为 。
解题步骤 5.1.2.18
使用负指数规则 将 移动到分母。
解题步骤 5.1.2.19
将负号移到分数的前面。
解题步骤 5.2
对 的一阶导数是 。
解题步骤 6
解题步骤 6.1
将一阶导数设为等于 。
解题步骤 6.2
从等式两边同时减去 。
解题步骤 6.3
求方程中各项的最小公分母 (LCD)。
解题步骤 6.3.1
求一列数值的最小公分母 (LCD) 等同于求这些数值的分母的最小公倍数 (LCM)。
解题步骤 6.3.2
1 和任何表达式的最小公倍数就是该表达式。
解题步骤 6.4
将 中的每一项乘以 以消去分数。
解题步骤 6.4.1
将 中的每一项乘以 。
解题步骤 6.4.2
化简左边。
解题步骤 6.4.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 6.4.2.1.1
将 中前置负号移到分子中。
解题步骤 6.4.2.1.2
约去公因数。
解题步骤 6.4.2.1.3
重写表达式。
解题步骤 6.4.3
化简右边。
解题步骤 6.4.3.1
将 乘以 。
解题步骤 6.5
求解方程。
解题步骤 6.5.1
将方程重写为 。
解题步骤 6.5.2
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 6.5.2.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 6.5.2.2
化简左边。
解题步骤 6.5.2.2.1
约去公因数。
解题步骤 6.5.2.2.2
用 除以 。
解题步骤 6.5.2.3
化简右边。
解题步骤 6.5.2.3.1
将两个负数相除得到一个正数。
解题步骤 6.5.3
将方程两边同时进行 次方运算以消去左边的分数指数。
解题步骤 6.5.4
化简指数。
解题步骤 6.5.4.1
化简左边。
解题步骤 6.5.4.1.1
化简 。
解题步骤 6.5.4.1.1.1
将 中的指数相乘。
解题步骤 6.5.4.1.1.1.1
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 6.5.4.1.1.1.2
约去 的公因数。
解题步骤 6.5.4.1.1.1.2.1
约去公因数。
解题步骤 6.5.4.1.1.1.2.2
重写表达式。
解题步骤 6.5.4.1.1.2
化简。
解题步骤 6.5.4.2
化简右边。
解题步骤 6.5.4.2.1
化简 。
解题步骤 6.5.4.2.1.1
对 运用乘积法则。
解题步骤 6.5.4.2.1.2
一的任意次幂都为一。
解题步骤 6.5.4.2.1.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 6.5.5
求解 。
解题步骤 6.5.5.1
将所有不包含 的项移到等式右边。
解题步骤 6.5.5.1.1
从等式两边同时减去 。
解题步骤 6.5.5.1.2
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 6.5.5.1.3
组合 和 。
解题步骤 6.5.5.1.4
在公分母上合并分子。
解题步骤 6.5.5.1.5
化简分子。
解题步骤 6.5.5.1.5.1
将 乘以 。
解题步骤 6.5.5.1.5.2
从 中减去 。
解题步骤 6.5.5.1.6
将负号移到分数的前面。
解题步骤 6.5.5.2
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 6.5.5.2.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 6.5.5.2.2
化简左边。
解题步骤 6.5.5.2.2.1
将两个负数相除得到一个正数。
解题步骤 6.5.5.2.2.2
用 除以 。
解题步骤 6.5.5.2.3
化简右边。
解题步骤 6.5.5.2.3.1
将两个负数相除得到一个正数。
解题步骤 6.5.5.2.3.2
用 除以 。
解题步骤 7
解题步骤 7.1
将分数指数表达式转化为根式。
解题步骤 7.1.1
应用法则 将乘幂重写成根数。
解题步骤 7.1.2
任何指数为 的幂均为底数本身。
解题步骤 7.2
将 的分母设为等于 ,以求使表达式无意义的区间。
解题步骤 7.3
求解 。
解题步骤 7.3.1
要去掉方程左边的根式,请对方程两边进行平方。
解题步骤 7.3.2
化简方程的两边。
解题步骤 7.3.2.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 7.3.2.2
化简左边。
解题步骤 7.3.2.2.1
化简 。
解题步骤 7.3.2.2.1.1
对 运用乘积法则。
解题步骤 7.3.2.2.1.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 7.3.2.2.1.3
将 中的指数相乘。
解题步骤 7.3.2.2.1.3.1
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 7.3.2.2.1.3.2
约去 的公因数。
解题步骤 7.3.2.2.1.3.2.1
约去公因数。
解题步骤 7.3.2.2.1.3.2.2
重写表达式。
解题步骤 7.3.2.2.1.4
化简。
解题步骤 7.3.2.2.1.5
运用分配律。
解题步骤 7.3.2.2.1.6
乘。
解题步骤 7.3.2.2.1.6.1
将 乘以 。
解题步骤 7.3.2.2.1.6.2
将 乘以 。
解题步骤 7.3.2.3
化简右边。
解题步骤 7.3.2.3.1
对 进行任意正数次方的运算均得到 。
解题步骤 7.3.3
求解 。
解题步骤 7.3.3.1
从等式两边同时减去 。
解题步骤 7.3.3.2
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 7.3.3.2.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 7.3.3.2.2
化简左边。
解题步骤 7.3.3.2.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 7.3.3.2.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 7.3.3.2.2.1.2
用 除以 。
解题步骤 7.3.3.2.3
化简右边。
解题步骤 7.3.3.2.3.1
用 除以 。
解题步骤 7.4
将 的被开方数设为小于 ,以求使表达式无意义的区间。
解题步骤 7.5
求解 。
解题步骤 7.5.1
从不等式两边同时减去 。
解题步骤 7.5.2
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 7.5.2.1
将 中的每一项除以 。当不等式两边同时乘以或除以一个负数时,应改变不等号的方向。
解题步骤 7.5.2.2
化简左边。
解题步骤 7.5.2.2.1
将两个负数相除得到一个正数。
解题步骤 7.5.2.2.2
用 除以 。
解题步骤 7.5.2.3
化简右边。
解题步骤 7.5.2.3.1
用 除以 。
解题步骤 7.6
方程在分母等于 时无定义,平方根的自变量小于 或者对数的自变量小于或等于 。
解题步骤 8
要计算的驻点。
解题步骤 9
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 10
解题步骤 10.1
化简分母。
解题步骤 10.1.1
将 写成具有公分母的分数。
解题步骤 10.1.2
在公分母上合并分子。
解题步骤 10.1.3
从 中减去 。
解题步骤 10.1.4
对 运用乘积法则。
解题步骤 10.1.5
一的任意次幂都为一。
解题步骤 10.1.6
化简分母。
解题步骤 10.1.6.1
将 重写为 。
解题步骤 10.1.6.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 10.1.6.3
约去 的公因数。
解题步骤 10.1.6.3.1
约去公因数。
解题步骤 10.1.6.3.2
重写表达式。
解题步骤 10.1.6.4
对 进行 次方运算。
解题步骤 10.2
化简项。
解题步骤 10.2.1
组合 和 。
解题步骤 10.2.2
约去 和 的公因数。
解题步骤 10.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 10.2.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.2.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 10.2.2.2.3
重写表达式。
解题步骤 10.3
将分子乘以分母的倒数。
解题步骤 10.4
乘以 。
解题步骤 10.4.1
将 乘以 。
解题步骤 10.4.2
将 乘以 。
解题步骤 11
因为二阶导数的值为负数,所以 是一个极大值。这被称为二阶导数试验法。
是一个极大值
解题步骤 12
解题步骤 12.1
使用表达式中的 替换变量 。
解题步骤 12.2
化简结果。
解题步骤 12.2.1
化简每一项。
解题步骤 12.2.1.1
将 写成具有公分母的分数。
解题步骤 12.2.1.2
在公分母上合并分子。
解题步骤 12.2.1.3
从 中减去 。
解题步骤 12.2.1.4
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.5
的任意次方根都是 。
解题步骤 12.2.1.6
化简分母。
解题步骤 12.2.1.6.1
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.6.2
假设各项均为正实数,从根式下提出各项。
解题步骤 12.2.2
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 12.2.3
通过与 的合适因数相乘,将每一个表达式写成具有公分母 的形式。
解题步骤 12.2.3.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.3.2
将 乘以 。
解题步骤 12.2.4
在公分母上合并分子。
解题步骤 12.2.5
将 和 相加。
解题步骤 12.2.6
最终答案为 。
解题步骤 13
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 14
解题步骤 14.1
化简表达式。
解题步骤 14.1.1
将 乘以 。
解题步骤 14.1.2
从 中减去 。
解题步骤 14.1.3
将 重写为 。
解题步骤 14.1.4
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 14.2
约去 的公因数。
解题步骤 14.2.1
约去公因数。
解题步骤 14.2.2
重写表达式。
解题步骤 14.3
化简表达式。
解题步骤 14.3.1
对 进行任意正数次方的运算均得到 。
解题步骤 14.3.2
将 乘以 。
解题步骤 14.3.3
该表达式包含分母 。该表达式无定义。
无定义
解题步骤 14.4
该表达式包含分母 。该表达式无定义。
无定义
无定义
解题步骤 15
由于一阶导数判别法失败,因此不存在局部极值。
不存在局部极值
解题步骤 16