Analysis Beispiele

$f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$

Schritt 1

Bestimme die zweite Ableitung.

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Schritt 1.1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 1.1.1

Differenziere.

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Schritt 1.1.1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $x^{4} - 3 x^{2}$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}]$ .

$f' (x) = \frac{d}{d x} (x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 3 x^{2})$

Schritt 1.1.1.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 4$ .

$f' (x) = 4 x^{3} + \frac{d}{d x} (- 3 x^{2})$

Schritt 1.1.2

Berechne $\frac{d}{d x} [- 3 x^{2}]$ .

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Schritt 1.1.2.1

Da $- 3$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 3 x^{2}$ nach $x$ gleich $- 3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 3 \frac{d}{d x} x^{2}$

Schritt 1.1.2.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 2$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 3 (2 x)$

Schritt 1.1.2.3

Mutltipliziere $2$ mit $- 3$ .

$f' (x) = 4 x^{3} - 6 x$

Schritt 1.2

Bestimme die zweite Ableitung.

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Schritt 1.2.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $4 x^{3} - 6 x$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 6 x]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 6 x)$

Schritt 1.2.2

Berechne $\frac{d}{d x} [4 x^{3}]$ .

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Schritt 1.2.2.1

Da $4$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $4 x^{3}$ nach $x$ gleich $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f'' (x) = 4 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 6 x)$

Schritt 1.2.2.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 3$ .

$f'' (x) = 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 6 x)$

Schritt 1.2.2.3

Mutltipliziere $3$ mit $4$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} + \frac{d}{d x} (- 6 x)$

Schritt 1.2.3

Berechne $\frac{d}{d x} [- 6 x]$ .

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Schritt 1.2.3.1

Da $- 6$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 6 x$ nach $x$ gleich $- 6 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} - 6 \frac{d}{d x} x$

Schritt 1.2.3.2

Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ gleich $n x^{n - 1}$ ist mit $n = 1$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} - 6 \cdot 1$

Schritt 1.2.3.3

Mutltipliziere $- 6$ mit $1$ .

$f'' (x) = 12 x^{2} - 6$

Schritt 1.3

Die zweite Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $12 x^{2} - 6$ .

$12 x^{2} - 6$

Schritt 2

Setze die zweite Ableitung gleich $0$ , dann löse die Gleichung $12 x^{2} - 6 = 0$ .

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Schritt 2.1

Setze die zweite Ableitung gleich $0$ .

$12 x^{2} - 6 = 0$

Schritt 2.2

Addiere $6$ zu beiden Seiten der Gleichung.

$12 x^{2} = 6$

Schritt 2.3

Teile jeden Ausdruck in $12 x^{2} = 6$ durch $12$ und vereinfache.

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Schritt 2.3.1

Teile jeden Ausdruck in $12 x^{2} = 6$ durch $12$ .

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{6}{12}$

Schritt 2.3.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 2.3.2.1

Kürze den gemeinsamen Faktor von $12$ .

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Schritt 2.3.2.1.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{6}{12}$

Schritt 2.3.2.1.2

Dividiere $x^{2}$ durch $1$ .

$x^{2} = \frac{6}{12}$

Schritt 2.3.3

Vereinfache die rechte Seite.

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Schritt 2.3.3.1

Kürze den gemeinsamen Teiler von $6$ und $12$ .

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Schritt 2.3.3.1.1

Faktorisiere $6$ aus $6$ heraus.

$x^{2} = \frac{6 (1)}{12}$

Schritt 2.3.3.1.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 2.3.3.1.2.1

Faktorisiere $6$ aus $12$ heraus.

$x^{2} = \frac{6 \cdot 1}{6 \cdot 2}$

Schritt 2.3.3.1.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$x^{2} = \frac{6 \cdot 1}{6 \cdot 2}$

Schritt 2.3.3.1.2.3

Forme den Ausdruck um.

$x^{2} = \frac{1}{2}$

Schritt 2.4

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{\frac{1}{2}}$

Schritt 2.5

Vereinfache $\pm \sqrt{\frac{1}{2}}$ .

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Schritt 2.5.1

Schreibe $\sqrt{\frac{1}{2}}$ als $\frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}}$ um.

$x = \pm \frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}}$

Schritt 2.5.2

Jede Wurzel von $1$ ist $1$ .

$x = \pm \frac{1}{\sqrt{2}}$

Schritt 2.5.3

Mutltipliziere $\frac{1}{\sqrt{2}}$ mit $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ .

$x = \pm \frac{1}{\sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

Schritt 2.5.4

Vereinige und vereinfache den Nenner.

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Schritt 2.5.4.1

Mutltipliziere $\frac{1}{\sqrt{2}}$ mit $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2} \sqrt{2}}$

Schritt 2.5.4.2

Potenziere $\sqrt{2}$ mit $1$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} \sqrt{2}}$

Schritt 2.5.4.3

Potenziere $\sqrt{2}$ mit $1$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} {\sqrt{2}}^{1}}$

Schritt 2.5.4.4

Wende die Exponentenregel $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ an, um die Exponenten zu kombinieren.

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1 + 1}}$

Schritt 2.5.4.5

Addiere $1$ und $1$ .

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

Schritt 2.5.4.6

Schreibe ${\sqrt{2}}^{2}$ als $2$ um.

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Schritt 2.5.4.6.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Schritt 2.5.4.6.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Schritt 2.5.4.6.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

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

Schritt 2.5.4.6.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 2.5.4.6.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

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

Schritt 2.5.4.6.4.2

Forme den Ausdruck um.

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{1}}$

Schritt 2.5.4.6.5

Berechne den Exponenten.

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2}$

Schritt 2.6

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

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Schritt 2.6.1

Verwende zunächst den positiven Wert des $\pm$ , um die erste Lösung zu finden.

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$

Schritt 2.6.2

Als Nächstes verwende den negativen Wert von $\pm$ , um die zweite Lösung zu finden.

$x = - \frac{\sqrt{2}}{2}$

Schritt 2.6.3

Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{\sqrt{2}}{2}$

Schritt 3

Bestimme die Punkte, an denen die zweite Ableitung gleich $0$ ist.

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Schritt 3.1

Ersetze $\frac{\sqrt{2}}{2}$ in $f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$ , um den Wert von $y$ zu ermitteln.

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Schritt 3.1.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $\frac{\sqrt{2}}{2}$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{4} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 3.1.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 3.1.2.1.1

Wende die Produktregel auf $\frac{\sqrt{2}}{2}$ an.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 3.1.2.1.2.1

Schreibe ${\sqrt{2}}^{4}$ als $2^{2}$ um.

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Schritt 3.1.2.1.2.1.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{4}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2.1.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 4}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2.1.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $4$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{4}{2}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2.1.4

Kürze den gemeinsamen Teiler von $4$ und $2$ .

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Schritt 3.1.2.1.2.1.4.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2.1.4.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 3.1.2.1.2.1.4.2.1

Faktorisiere $2$ aus $2$ heraus.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2 (1)}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2.1.4.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2.1.4.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2}{1}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2.1.4.2.4

Dividiere $2$ durch $1$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{2}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.2.2

Potenziere $2$ mit $2$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.3

Potenziere $2$ mit $4$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4}{16} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.4

Kürze den gemeinsamen Teiler von $4$ und $16$ .

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Schritt 3.1.2.1.4.1

Faktorisiere $4$ aus $4$ heraus.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 (1)}{16} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.4.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 3.1.2.1.4.2.1

Faktorisiere $4$ aus $16$ heraus.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 4} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.4.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 4} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.4.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.1.2.1.5

Wende die Produktregel auf $\frac{\sqrt{2}}{2}$ an.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}$

Schritt 3.1.2.1.6

Schreibe ${\sqrt{2}}^{2}$ als $2$ um.

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Schritt 3.1.2.1.6.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}}$

Schritt 3.1.2.1.6.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}}$

Schritt 3.1.2.1.6.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}$

Schritt 3.1.2.1.6.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 3.1.2.1.6.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}$

Schritt 3.1.2.1.6.4.2

Forme den Ausdruck um.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2}{2^{2}}$

Schritt 3.1.2.1.6.5

Berechne den Exponenten.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2}{2^{2}}$

Schritt 3.1.2.1.7

Potenziere $2$ mit $2$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (\frac{2}{4})$

Schritt 3.1.2.1.8

Kürze den gemeinsamen Teiler von $2$ und $4$ .

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Schritt 3.1.2.1.8.1

Faktorisiere $2$ aus $2$ heraus.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 (1)}{4}$

Schritt 3.1.2.1.8.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 3.1.2.1.8.2.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}$

Schritt 3.1.2.1.8.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}$

Schritt 3.1.2.1.8.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (\frac{1}{2})$

Schritt 3.1.2.1.9

Kombiniere $- 3$ und $\frac{1}{2}$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} + \frac{- 3}{2}$

Schritt 3.1.2.1.10

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3}{2}$

Schritt 3.1.2.2

Um $- \frac{3}{2}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3}{2} \cdot \frac{2}{2}$

Schritt 3.1.2.3

Schreibe jeden Ausdruck mit einem gemeinsamen Nenner von $4$ , indem du jeden mit einem entsprechenden Faktor von $1$ multiplizierst.

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Schritt 3.1.2.3.1

Mutltipliziere $\frac{3}{2}$ mit $\frac{2}{2}$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3 \cdot 2}{2 \cdot 2}$

Schritt 3.1.2.3.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3 \cdot 2}{4}$

Schritt 3.1.2.4

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 3 \cdot 2}{4}$

Schritt 3.1.2.5

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 3.1.2.5.1

Mutltipliziere $- 3$ mit $2$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 6}{4}$

Schritt 3.1.2.5.2

Subtrahiere $6$ von $1$ .

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 5}{4}$

Schritt 3.1.2.6

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{5}{4}$

Schritt 3.1.2.7

Die endgültige Lösung ist $- \frac{5}{4}$ .

$- \frac{5}{4}$

Schritt 3.2

Der Punkt, der durch Einsetzen von $\frac{\sqrt{2}}{2}$ in $f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$ ermittelt werden kann, ist $(\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$ . Dieser Punkt kann ein Wendepunkt sein.

$(\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$

Schritt 3.3

Ersetze $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ in $f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$ , um den Wert von $y$ zu ermitteln.

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Schritt 3.3.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 3.3.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 3.3.2.1.1

Wende die Exponentenregel ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ an, um den Exponenten zu verteilen.

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Schritt 3.3.2.1.1.1

Wende die Produktregel auf $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ an.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = {(- 1)}^{4} {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.1.2

Wende die Produktregel auf $\frac{\sqrt{2}}{2}$ an.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = {(- 1)}^{4} (\frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}) - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.2

Potenziere $- 1$ mit $4$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = 1 (\frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}) - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.3

Mutltipliziere $\frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}$ mit $1$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 3.3.2.1.4.1

Schreibe ${\sqrt{2}}^{4}$ als $2^{2}$ um.

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Schritt 3.3.2.1.4.1.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{4}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4.1.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 4}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4.1.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $4$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{4}{2}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4.1.4

Kürze den gemeinsamen Teiler von $4$ und $2$ .

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Schritt 3.3.2.1.4.1.4.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4.1.4.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 3.3.2.1.4.1.4.2.1

Faktorisiere $2$ aus $2$ heraus.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2 (1)}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4.1.4.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4.1.4.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2}{1}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4.1.4.2.4

Dividiere $2$ durch $1$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{2}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.4.2

Potenziere $2$ mit $2$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.5

Potenziere $2$ mit $4$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4}{16} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.6

Kürze den gemeinsamen Teiler von $4$ und $16$ .

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Schritt 3.3.2.1.6.1

Faktorisiere $4$ aus $4$ heraus.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 (1)}{16} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.6.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 3.3.2.1.6.2.1

Faktorisiere $4$ aus $16$ heraus.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.6.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.6.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

Schritt 3.3.2.1.7

Wende die Exponentenregel ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ an, um den Exponenten zu verteilen.

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Schritt 3.3.2.1.7.1

Wende die Produktregel auf $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ an.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 ({(- 1)}^{2} {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2})$

Schritt 3.3.2.1.7.2

Wende die Produktregel auf $\frac{\sqrt{2}}{2}$ an.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 ({(- 1)}^{2} (\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}))$

Schritt 3.3.2.1.8

Potenziere $- 1$ mit $2$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (1 (\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}))$

Schritt 3.3.2.1.9

Mutltipliziere $\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}$ mit $1$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}$

Schritt 3.3.2.1.10

Schreibe ${\sqrt{2}}^{2}$ als $2$ um.

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Schritt 3.3.2.1.10.1

Benutze $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ , um $\sqrt{2}$ als $2^{\frac{1}{2}}$ neu zu schreiben.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}}$

Schritt 3.3.2.1.10.2

Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}}$

Schritt 3.3.2.1.10.3

Kombiniere $\frac{1}{2}$ und $2$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}$

Schritt 3.3.2.1.10.4

Kürze den gemeinsamen Faktor von $2$ .

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Schritt 3.3.2.1.10.4.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}$

Schritt 3.3.2.1.10.4.2

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2}{2^{2}}$

Schritt 3.3.2.1.10.5

Berechne den Exponenten.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2}{2^{2}}$

Schritt 3.3.2.1.11

Potenziere $2$ mit $2$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (\frac{2}{4})$

Schritt 3.3.2.1.12

Kürze den gemeinsamen Teiler von $2$ und $4$ .

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Schritt 3.3.2.1.12.1

Faktorisiere $2$ aus $2$ heraus.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 (1)}{4}$

Schritt 3.3.2.1.12.2

Kürze die gemeinsamen Faktoren.

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Schritt 3.3.2.1.12.2.1

Faktorisiere $2$ aus $4$ heraus.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}$

Schritt 3.3.2.1.12.2.2

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}$

Schritt 3.3.2.1.12.2.3

Forme den Ausdruck um.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (\frac{1}{2})$

Schritt 3.3.2.1.13

Kombiniere $- 3$ und $\frac{1}{2}$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} + \frac{- 3}{2}$

Schritt 3.3.2.1.14

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3}{2}$

Schritt 3.3.2.2

Um $- \frac{3}{2}$ als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit $\frac{2}{2}$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3}{2} \cdot \frac{2}{2}$

Schritt 3.3.2.3

Schreibe jeden Ausdruck mit einem gemeinsamen Nenner von $4$ , indem du jeden mit einem entsprechenden Faktor von $1$ multiplizierst.

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Schritt 3.3.2.3.1

Mutltipliziere $\frac{3}{2}$ mit $\frac{2}{2}$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3 \cdot 2}{2 \cdot 2}$

Schritt 3.3.2.3.2

Mutltipliziere $2$ mit $2$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3 \cdot 2}{4}$

Schritt 3.3.2.4

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 3 \cdot 2}{4}$

Schritt 3.3.2.5

Vereinfache den Zähler.

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Schritt 3.3.2.5.1

Mutltipliziere $- 3$ mit $2$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 6}{4}$

Schritt 3.3.2.5.2

Subtrahiere $6$ von $1$ .

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 5}{4}$

Schritt 3.3.2.6

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{5}{4}$

Schritt 3.3.2.7

Die endgültige Lösung ist $- \frac{5}{4}$ .

$- \frac{5}{4}$

Schritt 3.4

Der Punkt, der durch Einsetzen von $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ in $f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$ ermittelt werden kann, ist $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$ . Dieser Punkt kann ein Wendepunkt sein.

$(- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$

Schritt 3.5

Bestimme die Punkte, die Wendepunkte sein könnten.

$(\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4}), (- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$

Schritt 4

Teile $(- \infty, \infty)$ in Intervalle um die Punkte herum, die potentiell Wendepunkte sein könnten.

$(- \infty, - \frac{\sqrt{2}}{2}) \cup (- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}) \cup (\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty)$

Schritt 5

Setze einen Wert aus dem Intervall $(- \infty, - \frac{\sqrt{2}}{2})$ in die zweite Ableitung ein, um festzustellen, ob sie ansteigend oder abfallend ist.

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Schritt 5.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $- 0.80710678$ .

$f'' (- 0.80710678) = 12 {(- 0.80710678)}^{2} - 6$

Schritt 5.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 5.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 5.2.1.1

Potenziere $- 0.80710678$ mit $2$ .

$f'' (- 0.80710678) = 12 \cdot 0.65142135 - 6$

Schritt 5.2.1.2

Mutltipliziere $12$ mit $0.65142135$ .

$f'' (- 0.80710678) = 7.81705627 - 6$

Schritt 5.2.2

Subtrahiere $6$ von $7.81705627$ .

$f'' (- 0.80710678) = 1.81705627$

Schritt 5.2.3

Die endgültige Lösung ist $1.81705627$ .

$1.81705627$

Schritt 5.3

Bei $- 0.80710678$ ist die zweite Ableitung $1.81705627$ . Da dies positiv ist, steigt die zweite Ableitung auf dem Intervall $(- \infty, - \frac{\sqrt{2}}{2})$ .

Ansteigend im Intervall $(- \infty, - \frac{\sqrt{2}}{2})$ , da $f'' (x) > 0$

Schritt 6

Setze einen Wert aus dem Intervall $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2})$ in die zweite Ableitung ein, um festzustellen, ob sie ansteigend oder abfallend ist.

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Schritt 6.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $0$ .

$f'' (0) = 12 {(0)}^{2} - 6$

Schritt 6.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 6.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 6.2.1.1

$0$ zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt $0$ .

$f'' (0) = 12 \cdot 0 - 6$

Schritt 6.2.1.2

Mutltipliziere $12$ mit $0$ .

$f'' (0) = 0 - 6$

Schritt 6.2.2

Subtrahiere $6$ von $0$ .

$f'' (0) = - 6$

Schritt 6.2.3

Die endgültige Lösung ist $- 6$ .

$- 6$

Schritt 6.3

Bei $0$ , die zweite Ableitung ist $- 6$ . Da diese negativ ist, fällt die zweite Ableitung im Intervall $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2})$

Abfallend im Intervall $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2})$ da $f'' (x) < 0$

Schritt 7

Setze einen Wert aus dem Intervall $(\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty)$ in die zweite Ableitung ein, um festzustellen, ob sie ansteigend oder abfallend ist.

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Schritt 7.1

Ersetze in dem Ausdruck die Variable $x$ durch $0.80710678$ .

$f'' (0.80710678) = 12 {(0.80710678)}^{2} - 6$

Schritt 7.2

Vereinfache das Ergebnis.

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Schritt 7.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 7.2.1.1

Potenziere $0.80710678$ mit $2$ .

$f'' (0.80710678) = 12 \cdot 0.65142135 - 6$

Schritt 7.2.1.2

Mutltipliziere $12$ mit $0.65142135$ .

$f'' (0.80710678) = 7.81705627 - 6$

Schritt 7.2.2

Subtrahiere $6$ von $7.81705627$ .

$f'' (0.80710678) = 1.81705627$

Schritt 7.2.3

Die endgültige Lösung ist $1.81705627$ .

$1.81705627$

Schritt 7.3

Bei $0.80710678$ ist die zweite Ableitung $1.81705627$ . Da dies positiv ist, steigt die zweite Ableitung auf dem Intervall $(\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty)$ .

Ansteigend im Intervall $(\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty)$ , da $f'' (x) > 0$

Schritt 8

An inflection point is a point on a curve at which the concavity changes sign from plus to minus or from minus to plus. The inflection points in this case are $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4}), (\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$ .

$(- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4}), (\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$

Schritt 9

Gib DEINE Aufgabe ein