微积分学 示例

求区间上的绝对最大值与绝对最小值 f(x)=x/(x^2-x+25) , [0,15]
f(x)=xx2-x+25 , [0,15]
解题步骤 1
求驻点。
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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
求一阶导数。
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解题步骤 1.1.1.1
使用除法定则求微分,根据该法则,ddx[f(x)g(x)] 等于 g(x)ddx[f(x)]-f(x)ddx[g(x)]g(x)2,其中 f(x)=xg(x)=x2-x+25
(x2-x+25)ddx[x]-xddx[x2-x+25](x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2
求微分。
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解题步骤 1.1.1.2.1
使用幂法则求微分,根据该法则,ddx[xn] 等于 nxn-1,其中 n=1
(x2-x+25)1-xddx[x2-x+25](x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2.2
x2-x+25 乘以 1
x2-x+25-xddx[x2-x+25](x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2.3
根据加法法则,x2-x+25x 的导数是 ddx[x2]+ddx[-x]+ddx[25]
x2-x+25-x(ddx[x2]+ddx[-x]+ddx[25])(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2.4
使用幂法则求微分,根据该法则,ddx[xn] 等于 nxn-1,其中 n=2
x2-x+25-x(2x+ddx[-x]+ddx[25])(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2.5
因为 -1 对于 x 是常数,所以 -xx 的导数是 -ddx[x]
x2-x+25-x(2x-ddx[x]+ddx[25])(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2.6
使用幂法则求微分,根据该法则,ddx[xn] 等于 nxn-1,其中 n=1
x2-x+25-x(2x-11+ddx[25])(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2.7
-1 乘以 1
x2-x+25-x(2x-1+ddx[25])(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2.8
因为 25 对于 x 是常数,所以 25x 的导数为 0
x2-x+25-x(2x-1+0)(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.2.9
2x-10 相加。
x2-x+25-x(2x-1)(x2-x+25)2
x2-x+25-x(2x-1)(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3
化简。
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解题步骤 1.1.1.3.1
运用分配律。
x2-x+25-x(2x)-x-1(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2
化简分子。
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解题步骤 1.1.1.3.2.1
化简每一项。
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解题步骤 1.1.1.3.2.1.1
使用乘法的交换性质重写。
x2-x+25-12xx-x-1(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2.1.2
通过指数相加将 x 乘以 x
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解题步骤 1.1.1.3.2.1.2.1
移动 x
x2-x+25-12(xx)-x-1(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2.1.2.2
x 乘以 x
x2-x+25-12x2-x-1(x2-x+25)2
x2-x+25-12x2-x-1(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2.1.3
-1 乘以 2
x2-x+25-2x2-x-1(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2.1.4
乘以 -x-1
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解题步骤 1.1.1.3.2.1.4.1
-1 乘以 -1
x2-x+25-2x2+1x(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2.1.4.2
x 乘以 1
x2-x+25-2x2+x(x2-x+25)2
x2-x+25-2x2+x(x2-x+25)2
x2-x+25-2x2+x(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2.2
合并 x2-x+25-2x2+x 中相反的项。
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解题步骤 1.1.1.3.2.2.1
-xx 相加。
x2+25-2x2+0(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2.2.2
x2+25-2x20 相加。
x2+25-2x2(x2-x+25)2
x2+25-2x2(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.2.3
x2 中减去 2x2
-x2+25(x2-x+25)2
-x2+25(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.3
化简分子。
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解题步骤 1.1.1.3.3.1
25 重写为 52
-x2+52(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.3.2
-x252 重新排序。
52-x2(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.1.3.3.3
因为两项都是完全平方数,所以使用平方差公式 a2-b2=(a+b)(a-b) 进行因式分解,其中 a=5b=x
f(x)=(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
f(x)=(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
f(x)=(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
f(x)=(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
解题步骤 1.1.2
f(x)x 的一阶导数是 (5+x)(5-x)(x2-x+25)2
(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
(5+x)(5-x)(x2-x+25)2
解题步骤 1.2
将一阶导数设为等于 0,然后求解方程 (5+x)(5-x)(x2-x+25)2=0
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解题步骤 1.2.1
将一阶导数设为等于 0
(5+x)(5-x)(x2-x+25)2=0
解题步骤 1.2.2
将分子设为等于零。
(5+x)(5-x)=0
解题步骤 1.2.3
求解 x 的方程。
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解题步骤 1.2.3.1
如果等式左侧的任一因数等于 0,则整个表达式将等于 0
5+x=0
5-x=0
解题步骤 1.2.3.2
5+x 设为等于 0 并求解 x
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解题步骤 1.2.3.2.1
5+x 设为等于 0
5+x=0
解题步骤 1.2.3.2.2
从等式两边同时减去 5
x=-5
x=-5
解题步骤 1.2.3.3
5-x 设为等于 0 并求解 x
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解题步骤 1.2.3.3.1
5-x 设为等于 0
5-x=0
解题步骤 1.2.3.3.2
求解 x5-x=0
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解题步骤 1.2.3.3.2.1
从等式两边同时减去 5
-x=-5
解题步骤 1.2.3.3.2.2
-x=-5 中的每一项除以 -1 并化简。
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解题步骤 1.2.3.3.2.2.1
-x=-5 中的每一项都除以 -1
-x-1=-5-1
解题步骤 1.2.3.3.2.2.2
化简左边。
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解题步骤 1.2.3.3.2.2.2.1
将两个负数相除得到一个正数。
x1=-5-1
解题步骤 1.2.3.3.2.2.2.2
x 除以 1
x=-5-1
x=-5-1
解题步骤 1.2.3.3.2.2.3
化简右边。
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解题步骤 1.2.3.3.2.2.3.1
-5 除以 -1
x=5
x=5
x=5
x=5
x=5
解题步骤 1.2.3.4
最终解为使 (5+x)(5-x)=0 成立的所有值。
x=-5,5
x=-5,5
x=-5,5
解题步骤 1.3
求使导数无意义的值。
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解题步骤 1.3.1
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 1.4
对每个导数为 0 或无意义的 x 值,计算 xx2-x+25
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解题步骤 1.4.1
x=-5 处计算
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解题步骤 1.4.1.1
代入 -5 替换 x
-5(-5)2-(-5)+25
解题步骤 1.4.1.2
化简。
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解题步骤 1.4.1.2.1
化简分母。
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解题步骤 1.4.1.2.1.1
-5 进行 2 次方运算。
-525-(-5)+25
解题步骤 1.4.1.2.1.2
-1 乘以 -5
-525+5+25
解题步骤 1.4.1.2.1.3
255 相加。
-530+25
解题步骤 1.4.1.2.1.4
3025 相加。
-555
-555
解题步骤 1.4.1.2.2
通过约去公因数来化简表达式。
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解题步骤 1.4.1.2.2.1
约去 -555 的公因数。
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解题步骤 1.4.1.2.2.1.1
-5 中分解出因数 5
5(-1)55
解题步骤 1.4.1.2.2.1.2
约去公因数。
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解题步骤 1.4.1.2.2.1.2.1
55 中分解出因数 5
5-1511
解题步骤 1.4.1.2.2.1.2.2
约去公因数。
5-1511
解题步骤 1.4.1.2.2.1.2.3
重写表达式。
-111
-111
-111
解题步骤 1.4.1.2.2.2
将负号移到分数的前面。
-111
-111
-111
-111
解题步骤 1.4.2
x=5 处计算
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解题步骤 1.4.2.1
代入 5 替换 x
5(5)2-(5)+25
解题步骤 1.4.2.2
化简。
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解题步骤 1.4.2.2.1
约去 5(5)2-(5)+25 的公因数。
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解题步骤 1.4.2.2.1.1
5 中分解出因数 5
5152-(5)+25
解题步骤 1.4.2.2.1.2
约去公因数。
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解题步骤 1.4.2.2.1.2.1
52 中分解出因数 5
5155-(5)+25
解题步骤 1.4.2.2.1.2.2
-(5) 中分解出因数 5
5155+5-1+25
解题步骤 1.4.2.2.1.2.3
55+5-1 中分解出因数 5
515(5-1)+25
解题步骤 1.4.2.2.1.2.4
25 中分解出因数 5
515(5-1)+5(5)
解题步骤 1.4.2.2.1.2.5
5(5-1)+5(5) 中分解出因数 5
515(5-1+5)
解题步骤 1.4.2.2.1.2.6
约去公因数。
515(5-1+5)
解题步骤 1.4.2.2.1.2.7
重写表达式。
15-1+5
15-1+5
15-1+5
解题步骤 1.4.2.2.2
化简分母。
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解题步骤 1.4.2.2.2.1
5 中减去 1
14+5
解题步骤 1.4.2.2.2.2
45 相加。
19
19
19
19
解题步骤 1.4.3
列出所有的点。
(-5,-111),(5,19)
(-5,-111),(5,19)
(-5,-111),(5,19)
解题步骤 2
排除不在区间内的点。
(5,19)
解题步骤 3
计算闭区间端点处的值。
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解题步骤 3.1
x=0 处计算
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解题步骤 3.1.1
代入 0 替换 x
0(0)2-(0)+25
解题步骤 3.1.2
化简。
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解题步骤 3.1.2.1
化简分母。
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解题步骤 3.1.2.1.1
0 进行任意正数次方的运算均得到 0
00-(0)+25
解题步骤 3.1.2.1.2
-1 乘以 0
00+0+25
解题步骤 3.1.2.1.3
00 相加。
00+25
解题步骤 3.1.2.1.4
025 相加。
025
025
解题步骤 3.1.2.2
0 除以 25
0
0
0
解题步骤 3.2
x=15 处计算
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解题步骤 3.2.1
代入 15 替换 x
15(15)2-(15)+25
解题步骤 3.2.2
化简。
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解题步骤 3.2.2.1
化简分母。
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解题步骤 3.2.2.1.1
15 进行 2 次方运算。
15225-(15)+25
解题步骤 3.2.2.1.2
-1 乘以 15
15225-15+25
解题步骤 3.2.2.1.3
225 中减去 15
15210+25
解题步骤 3.2.2.1.4
21025 相加。
15235
15235
解题步骤 3.2.2.2
约去 15235 的公因数。
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解题步骤 3.2.2.2.1
15 中分解出因数 5
5(3)235
解题步骤 3.2.2.2.2
约去公因数。
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解题步骤 3.2.2.2.2.1
235 中分解出因数 5
53547
解题步骤 3.2.2.2.2.2
约去公因数。
53547
解题步骤 3.2.2.2.2.3
重写表达式。
347
347
347
347
347
解题步骤 3.3
列出所有的点。
(0,0),(15,347)
(0,0),(15,347)
解题步骤 4
将每个 x 的值对应所得的 f(x) 的值进行比较,以确定给定区间上的最大绝对值和最小绝对值。最大值在取最高值 f(x) 时产生,而最小值在取最低值 f(x) 时产生。
最大绝对值:(5,19)
最小绝对值:(0,0)
解题步骤 5
image of graph
f(x)=xx2-x+25,[0,15]
(
(
)
)
|
|
[
[
]
]
7
7
8
8
9
9
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4
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5
6
6
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×
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1
1
2
2
3
3
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0
0
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 [x2  12  π  xdx ]