Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima f(x)=-8e^(-8x)+5e^(-5x)
Schritt 1
Ermittle die erste Ableitung der Funktion.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 1.2
Berechne .
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Schritt 1.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 1.2.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 1.2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 1.2.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 1.2.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.2.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.2.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.2.6
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 1.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.3
Berechne .
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Schritt 1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 1.3.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 1.3.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 1.3.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 1.3.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.3.6
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 1.3.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 2
Ermittle die zweite Ableitung der Funktion.
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Schritt 2.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.2
Berechne .
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Schritt 2.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 2.2.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.2.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.2.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.6
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 2.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3
Berechne .
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Schritt 2.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.3.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 2.3.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.3.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.3.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.3.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3.6
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 2.3.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.4
Stelle die Terme um.
Schritt 3
Um die lokalen Maximum- und Minimumwerte einer Funktion zu ermitteln, setze die Ableitung gleich und löse die Gleichung.
Schritt 4
Bestimme die erste Ableitung.
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Schritt 4.1
Bestimme die erste Ableitung.
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Schritt 4.1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 4.1.2
Berechne .
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Schritt 4.1.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 4.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 4.1.2.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 4.1.2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 4.1.2.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 4.1.2.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 4.1.2.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.2.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.2.6
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 4.1.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.3
Berechne .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 4.1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.3.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 4.1.3.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 4.1.3.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 4.1.3.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 4.1.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.3.6
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 4.1.3.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.2
Die erste Ableitung von nach ist .
Schritt 5
Setze die erste Ableitung gleich , dann löse die Gleichung .
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Schritt 5.1
Setze die erste Ableitung gleich .
Schritt 5.2
Bringe auf die rechte Seite der Gleichung, indem du es auf beiden Seiten addierst.
Schritt 5.3
Berechne von beiden Seiten der Gleichung den natürlichen Logarithmus, um die Variable vom Exponenten zu entfernen.
Schritt 5.4
Multipliziere die linke Seite aus.
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Schritt 5.4.1
Schreibe als um.
Schritt 5.4.2
Zerlege durch Herausziehen von aus dem Logarithmus.
Schritt 5.4.3
Der natürliche Logarithmus von ist .
Schritt 5.4.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.5
Multipliziere die rechte Seite aus.
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Schritt 5.5.1
Schreibe als um.
Schritt 5.5.2
Zerlege durch Herausziehen von aus dem Logarithmus.
Schritt 5.5.3
Der natürliche Logarithmus von ist .
Schritt 5.5.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.6
Bringe alle Terme, die einen Logarithmus enthalten, auf die linke Seite der Gleichung.
Schritt 5.7
Nutze die Quotienteneigenschaft von Logarithmen, .
Schritt 5.8
Subtrahiere von .
Schritt 5.9
Da auf der rechten Seite der Gleichung ist, vertausche die Seiten, sodass es auf der linken Seite ist.
Schritt 5.10
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 5.10.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 5.10.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 5.10.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 5.10.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.10.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 6
Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.
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Schritt 6.1
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 7
Kritische Punkte zum auswerten.
Schritt 8
Berechne die zweite Ableitung an der Stelle . Wenn die zweite Ableitung positiv ist, dann ist dies ein lokales Minimum. Wenn sie negativ ist, dann ist dies ein lokales Maximum.
Schritt 9
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 9.1
Schreibe als um.
Schritt 9.2
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.3
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.4
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 9.5
Multipliziere die Exponenten in .
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Schritt 9.5.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 9.5.2
Kombiniere und .
Schritt 9.5.3
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 9.6
Ändere das Vorzeichen des Exponenten durch Umschreiben der Basis als ihren Kehrwert.
Schritt 9.7
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 9.8
Vereinfache den Nenner.
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Schritt 9.8.1
Schreibe als um.
Schritt 9.8.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 9.8.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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Schritt 9.8.3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.8.3.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.8.4
Potenziere mit .
Schritt 9.9
Multipliziere .
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Schritt 9.9.1
Kombiniere und .
Schritt 9.9.2
Schreibe als um.
Schritt 9.9.3
Schreibe als um.
Schritt 9.9.4
Multipliziere die Exponenten in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.9.4.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 9.9.4.2
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.9.4.2.1
Kombiniere und .
Schritt 9.9.4.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.9.5
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 9.9.6
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 9.9.7
Kombiniere und .
Schritt 9.9.8
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 9.9.9
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 9.9.9.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.9.9.2
Addiere und .
Schritt 9.10
Schreibe als um.
Schritt 9.11
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.12
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 9.13
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 9.14
Multipliziere die Exponenten in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.14.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 9.14.2
Kombiniere und .
Schritt 9.14.3
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 9.15
Ändere das Vorzeichen des Exponenten durch Umschreiben der Basis als ihren Kehrwert.
Schritt 9.16
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 9.17
Vereinfache den Nenner.
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Schritt 9.17.1
Schreibe als um.
Schritt 9.17.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 9.17.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.17.3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.17.3.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.17.4
Potenziere mit .
Schritt 9.18
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.18.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.18.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.18.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.18.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.19
Schreibe als um.
Schritt 10
ist ein lokales Maximum, weil der Wert der zweiten Ableitung negativ ist. Dies wird auch Prüfung der zweiten Ableitung genannt.
ist ein lokales Maximum
Schritt 11
Ermittele den y-Wert, wenn .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.1
Simplify to substitute in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.1.1
Schreibe als um.
Schritt 11.1.2
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 11.1.3
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 11.1.4
Vereinfache den Zähler.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.1.4.1
Schreibe als um.
Schritt 11.1.4.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 11.1.4.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.1.4.3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 11.1.4.3.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 11.1.4.4
Berechne den Exponenten.
Schritt 11.2
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 11.3
Vereinfache das Ergebnis.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.3.1
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.3.1.1
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 11.3.1.2
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 11.3.1.3
Ändere das Vorzeichen des Exponenten durch Umschreiben der Basis als ihren Kehrwert.
Schritt 11.3.1.4
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 11.3.1.5
Multipliziere die Exponenten in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.3.1.5.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 11.3.1.5.2
Kombiniere und .
Schritt 11.3.1.6
Potenziere mit .
Schritt 11.3.1.7
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.3.1.7.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 11.3.1.7.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 11.3.1.7.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 11.3.1.7.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 11.3.1.8
Schreibe als um.
Schritt 11.3.1.9
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 11.3.1.10
Exponentialfunktion und Logarithmusfunktion sind zueinander inverse Funktionen.
Schritt 11.3.1.11
Ändere das Vorzeichen des Exponenten durch Umschreiben der Basis als ihren Kehrwert.
Schritt 11.3.1.12
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 11.3.1.13
Multipliziere die Exponenten in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.3.1.13.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 11.3.1.13.2
Kombiniere und .
Schritt 11.3.1.14
Potenziere mit .
Schritt 11.3.1.15
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.3.1.15.1
Kombiniere und .
Schritt 11.3.1.15.2
Schreibe als um.
Schritt 11.3.1.15.3
Multipliziere die Exponenten in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.3.1.15.3.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 11.3.1.15.3.2
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.3.1.15.3.2.1
Kombiniere und .
Schritt 11.3.1.15.3.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 11.3.1.15.4
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 11.3.1.15.5
Schreibe als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.
Schritt 11.3.1.15.6
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 11.3.1.15.7
Addiere und .
Schritt 11.3.2
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 12
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Maximum
Schritt 13