Algebra Beispiele

$f (x) = \frac{1}{3} x^{3} + 3 x^{2} + 8 x - 4$

Schritt 1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 1.1

Bestimme die erste Ableitung.

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Schritt 1.1.1

Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von $\frac{1}{3} x^{3} + 3 x^{2} + 8 x - 4$ nach $x$ $\frac{d}{d x} [\frac{1}{3} x^{3}] + \frac{d}{d x} [3 x^{2}] + \frac{d}{d x} [8 x] + \frac{d}{d x} [- 4]$ .

$f' (x) = \frac{d}{d x} (\frac{1}{3} x^{3}) + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.2

Berechne $\frac{d}{d x} [\frac{1}{3} x^{3}]$ .

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Schritt 1.1.2.1

Da $\frac{1}{3}$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $\frac{1}{3} x^{3}$ nach $x$ gleich $\frac{1}{3} \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f' (x) = \frac{1}{3} \cdot \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

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 $n = 3$ .

$f' (x) = \frac{1}{3} \cdot (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.2.3

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

$f' (x) = \frac{3}{3} x^{2} + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.2.4

Kombiniere $\frac{3}{3}$ und $x^{2}$ .

$f' (x) = \frac{3 x^{2}}{3} + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.2.5

Kürze den gemeinsamen Faktor von $3$ .

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Schritt 1.1.2.5.1

Kürze den gemeinsamen Faktor.

$f' (x) = \frac{3 x^{2}}{3} + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.2.5.2

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

$f' (x) = x^{2} + \frac{d}{d x} (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.3

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

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Schritt 1.1.3.1

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

$f' (x) = x^{2} + 3 \frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.3.2

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

$f' (x) = x^{2} + 3 (2 x) + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.3.3

Mutltipliziere $2$ mit $3$ .

$f' (x) = x^{2} + 6 x + \frac{d}{d x} (8 x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.4

Berechne $\frac{d}{d x} [8 x]$ .

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Schritt 1.1.4.1

Da $8$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $8 x$ nach $x$ gleich $8 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f' (x) = x^{2} + 6 x + 8 \frac{d}{d x} (x) + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.4.2

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

$f' (x) = x^{2} + 6 x + 8 \cdot 1 + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.4.3

Mutltipliziere $8$ mit $1$ .

$f' (x) = x^{2} + 6 x + 8 + \frac{d}{d x} (- 4)$

Schritt 1.1.5

Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.

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Schritt 1.1.5.1

Da $- 4$ konstant bezüglich $x$ ist, ist die Ableitung von $- 4$ bezüglich $x$ gleich $0$ .

$f' (x) = x^{2} + 6 x + 8 + 0$

Schritt 1.1.5.2

Addiere $x^{2} + 6 x + 8$ und $0$ .

$f' (x) = x^{2} + 6 x + 8$

Schritt 1.2

Die erste Ableitung von $f (x)$ nach $x$ ist $x^{2} + 6 x + 8$ .

$x^{2} + 6 x + 8$

Schritt 2

Setze die erste Ableitung gleich $0$ , dann löse die Gleichung $x^{2} + 6 x + 8 = 0$ .

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Schritt 2.1

Setze die erste Ableitung gleich $0$ .

$x^{2} + 6 x + 8 = 0$

Schritt 2.2

Faktorisiere $x^{2} + 6 x + 8$ unter der Verwendung der AC-Methode.

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Schritt 2.2.1

Betrachte die Form $x^{2} + b x + c$ . Finde ein Paar ganzer Zahlen, deren Produkt $c$ und deren Summe $b$ ist. In diesem Fall, deren Produkt $8$ und deren Summe $6$ ist.

$2, 4$

Schritt 2.2.2

Schreibe die faktorisierte Form mithilfe dieser Ganzzahlen.

$(x + 2) (x + 4) = 0$

Schritt 2.3

Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich $0$ ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich $0$ .

$x + 2 = 0$

$x + 4 = 0$

Schritt 2.4

Setze $x + 2$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.4.1

Setze $x + 2$ gleich $0$ .

$x + 2 = 0$

Schritt 2.4.2

Subtrahiere $2$ von beiden Seiten der Gleichung.

$x = - 2$

Schritt 2.5

Setze $x + 4$ gleich $0$ und löse nach $x$ auf.

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Schritt 2.5.1

Setze $x + 4$ gleich $0$ .

$x + 4 = 0$

Schritt 2.5.2

Subtrahiere $4$ von beiden Seiten der Gleichung.

$x = - 4$

Schritt 2.6

Die endgültige Lösung sind alle Werte, die $(x + 2) (x + 4) = 0$ wahr machen.

$x = - 2, - 4$

Schritt 3

Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.

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Schritt 3.1

Der Definitionsbereich umfasst alle reellen Zahlen, ausgenommen jene, für die der Ausdruck nicht definiert ist. In diesem Fall gibt es keine reellen Zahlen, für die der Ausdruck nicht definiert ist.

Schritt 4

Werte $\frac{1}{3} x^{3} + 3 x^{2} + 8 x - 4$ an jeden $x$ Wert aus, wo die Ableitung $0$ ist oder nicht definiert ist.

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Schritt 4.1

Berechne bei $x = - 2$ .

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Schritt 4.1.1

Ersetze $x$ durch $- 2$ .

$\frac{1}{3} \cdot {(- 2)}^{3} + 3 {(- 2)}^{2} + 8 (- 2) - 4$

Schritt 4.1.2

Vereinfache.

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Schritt 4.1.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.1.2.1.1

Potenziere $- 2$ mit $3$ .

$\frac{1}{3} \cdot - 8 + 3 {(- 2)}^{2} + 8 (- 2) - 4$

Schritt 4.1.2.1.2

Kombiniere $\frac{1}{3}$ und $- 8$ .

$\frac{- 8}{3} + 3 {(- 2)}^{2} + 8 (- 2) - 4$

Schritt 4.1.2.1.3

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$- \frac{8}{3} + 3 {(- 2)}^{2} + 8 (- 2) - 4$

Schritt 4.1.2.1.4

Potenziere $- 2$ mit $2$ .

$- \frac{8}{3} + 3 \cdot 4 + 8 (- 2) - 4$

Schritt 4.1.2.1.5

Mutltipliziere $3$ mit $4$ .

$- \frac{8}{3} + 12 + 8 (- 2) - 4$

Schritt 4.1.2.1.6

Mutltipliziere $8$ mit $- 2$ .

$- \frac{8}{3} + 12 - 16 - 4$

Schritt 4.1.2.2

Ermittle den gemeinsamen Nenner.

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Schritt 4.1.2.2.1

Schreibe $12$ als einen Bruch mit dem Nenner $1$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12}{1} - 16 - 4$

Schritt 4.1.2.2.2

Mutltipliziere $\frac{12}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12}{1} \cdot \frac{3}{3} - 16 - 4$

Schritt 4.1.2.2.3

Mutltipliziere $\frac{12}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12 \cdot 3}{3} - 16 - 4$

Schritt 4.1.2.2.4

Schreibe $- 16$ als einen Bruch mit dem Nenner $1$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12 \cdot 3}{3} + \frac{- 16}{1} - 4$

Schritt 4.1.2.2.5

Mutltipliziere $\frac{- 16}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12 \cdot 3}{3} + \frac{- 16}{1} \cdot \frac{3}{3} - 4$

Schritt 4.1.2.2.6

Mutltipliziere $\frac{- 16}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12 \cdot 3}{3} + \frac{- 16 \cdot 3}{3} - 4$

Schritt 4.1.2.2.7

Schreibe $- 4$ als einen Bruch mit dem Nenner $1$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12 \cdot 3}{3} + \frac{- 16 \cdot 3}{3} + \frac{- 4}{1}$

Schritt 4.1.2.2.8

Mutltipliziere $\frac{- 4}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12 \cdot 3}{3} + \frac{- 16 \cdot 3}{3} + \frac{- 4}{1} \cdot \frac{3}{3}$

Schritt 4.1.2.2.9

Mutltipliziere $\frac{- 4}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{8}{3} + \frac{12 \cdot 3}{3} + \frac{- 16 \cdot 3}{3} + \frac{- 4 \cdot 3}{3}$

Schritt 4.1.2.3

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{- 8 + 12 \cdot 3 - 16 \cdot 3 - 4 \cdot 3}{3}$

Schritt 4.1.2.4

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.1.2.4.1

Mutltipliziere $12$ mit $3$ .

$\frac{- 8 + 36 - 16 \cdot 3 - 4 \cdot 3}{3}$

Schritt 4.1.2.4.2

Mutltipliziere $- 16$ mit $3$ .

$\frac{- 8 + 36 - 48 - 4 \cdot 3}{3}$

Schritt 4.1.2.4.3

Mutltipliziere $- 4$ mit $3$ .

$\frac{- 8 + 36 - 48 - 12}{3}$

Schritt 4.1.2.5

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 4.1.2.5.1

Addiere $- 8$ und $36$ .

$\frac{28 - 48 - 12}{3}$

Schritt 4.1.2.5.2

Subtrahiere $48$ von $28$ .

$\frac{- 20 - 12}{3}$

Schritt 4.1.2.5.3

Subtrahiere $12$ von $- 20$ .

$\frac{- 32}{3}$

Schritt 4.1.2.5.4

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$- \frac{32}{3}$

Schritt 4.2

Berechne bei $x = - 4$ .

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Schritt 4.2.1

Ersetze $x$ durch $- 4$ .

$\frac{1}{3} \cdot {(- 4)}^{3} + 3 {(- 4)}^{2} + 8 (- 4) - 4$

Schritt 4.2.2

Vereinfache.

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Schritt 4.2.2.1

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.2.2.1.1

Potenziere $- 4$ mit $3$ .

$\frac{1}{3} \cdot - 64 + 3 {(- 4)}^{2} + 8 (- 4) - 4$

Schritt 4.2.2.1.2

Kombiniere $\frac{1}{3}$ und $- 64$ .

$\frac{- 64}{3} + 3 {(- 4)}^{2} + 8 (- 4) - 4$

Schritt 4.2.2.1.3

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$- \frac{64}{3} + 3 {(- 4)}^{2} + 8 (- 4) - 4$

Schritt 4.2.2.1.4

Potenziere $- 4$ mit $2$ .

$- \frac{64}{3} + 3 \cdot 16 + 8 (- 4) - 4$

Schritt 4.2.2.1.5

Mutltipliziere $3$ mit $16$ .

$- \frac{64}{3} + 48 + 8 (- 4) - 4$

Schritt 4.2.2.1.6

Mutltipliziere $8$ mit $- 4$ .

$- \frac{64}{3} + 48 - 32 - 4$

Schritt 4.2.2.2

Ermittle den gemeinsamen Nenner.

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Schritt 4.2.2.2.1

Schreibe $48$ als einen Bruch mit dem Nenner $1$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48}{1} - 32 - 4$

Schritt 4.2.2.2.2

Mutltipliziere $\frac{48}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48}{1} \cdot \frac{3}{3} - 32 - 4$

Schritt 4.2.2.2.3

Mutltipliziere $\frac{48}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48 \cdot 3}{3} - 32 - 4$

Schritt 4.2.2.2.4

Schreibe $- 32$ als einen Bruch mit dem Nenner $1$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48 \cdot 3}{3} + \frac{- 32}{1} - 4$

Schritt 4.2.2.2.5

Mutltipliziere $\frac{- 32}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48 \cdot 3}{3} + \frac{- 32}{1} \cdot \frac{3}{3} - 4$

Schritt 4.2.2.2.6

Mutltipliziere $\frac{- 32}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48 \cdot 3}{3} + \frac{- 32 \cdot 3}{3} - 4$

Schritt 4.2.2.2.7

Schreibe $- 4$ als einen Bruch mit dem Nenner $1$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48 \cdot 3}{3} + \frac{- 32 \cdot 3}{3} + \frac{- 4}{1}$

Schritt 4.2.2.2.8

Mutltipliziere $\frac{- 4}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48 \cdot 3}{3} + \frac{- 32 \cdot 3}{3} + \frac{- 4}{1} \cdot \frac{3}{3}$

Schritt 4.2.2.2.9

Mutltipliziere $\frac{- 4}{1}$ mit $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{64}{3} + \frac{48 \cdot 3}{3} + \frac{- 32 \cdot 3}{3} + \frac{- 4 \cdot 3}{3}$

Schritt 4.2.2.3

Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.

$\frac{- 64 + 48 \cdot 3 - 32 \cdot 3 - 4 \cdot 3}{3}$

Schritt 4.2.2.4

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.2.2.4.1

Mutltipliziere $48$ mit $3$ .

$\frac{- 64 + 144 - 32 \cdot 3 - 4 \cdot 3}{3}$

Schritt 4.2.2.4.2

Mutltipliziere $- 32$ mit $3$ .

$\frac{- 64 + 144 - 96 - 4 \cdot 3}{3}$

Schritt 4.2.2.4.3

Mutltipliziere $- 4$ mit $3$ .

$\frac{- 64 + 144 - 96 - 12}{3}$

Schritt 4.2.2.5

Vereinfache den Ausdruck.

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Schritt 4.2.2.5.1

Addiere $- 64$ und $144$ .

$\frac{80 - 96 - 12}{3}$

Schritt 4.2.2.5.2

Subtrahiere $96$ von $80$ .

$\frac{- 16 - 12}{3}$

Schritt 4.2.2.5.3

Subtrahiere $12$ von $- 16$ .

$\frac{- 28}{3}$

Schritt 4.2.2.5.4

Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.

$- \frac{28}{3}$

Schritt 4.3

Liste all Punkte auf.

$(- 2, - \frac{32}{3}), (- 4, - \frac{28}{3})$

Schritt 5