Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima f(x)=xe^(kx)
Schritt 1
Ermittle die erste Ableitung der Funktion.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 1.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 1.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 1.3
Differenziere.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.4
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.4.1
Stelle die Terme um.
Schritt 1.4.2
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 2
Ermittle die zweite Ableitung der Funktion.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.2
Berechne .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.2.3
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.3.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.2.3.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.2.3.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.2.4
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2.5
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.6
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.8
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.3
Berechne .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.3.1
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.3.1.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.3.1.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 2.3.1.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.3.2
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.3.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.3.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.4
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.4.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.4.2
Vereine die Terme
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.4.2.1
Potenziere mit .
Schritt 2.4.2.2
Potenziere mit .
Schritt 2.4.2.3
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.4.2.4
Addiere und .
Schritt 2.4.2.5
Addiere und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.4.2.5.1
Stelle und um.
Schritt 2.4.2.5.2
Addiere und .
Schritt 2.4.3
Stelle die Terme um.
Schritt 2.4.4
Stelle die Faktoren in 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.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1
Bestimme die erste Ableitung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.1
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 4.1.2
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.2.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 4.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Exponentialregel, die besagt, dass gleich ist, wobei =.
Schritt 4.1.2.3
Ersetze alle durch .
Schritt 4.1.3
Differenziere.
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 Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.3.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 4.1.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 4.1.4
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.1.4.1
Stelle die Terme um.
Schritt 4.1.4.2
Stelle die Faktoren in um.
Schritt 4.2
Die erste Ableitung von nach ist .
Schritt 5
Setze die erste Ableitung gleich , dann löse die Gleichung .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.1
Setze die erste Ableitung gleich .
Schritt 5.2
Faktorisiere aus heraus.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 5.2.2
Multipliziere mit .
Schritt 5.2.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 5.3
Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich .
Schritt 5.4
Setze gleich und löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.4.1
Setze gleich .
Schritt 5.4.2
Löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.4.2.1
Berechne von beiden Seiten der Gleichung den natürlichen Logarithmus, um die Variable vom Exponenten zu entfernen.
Schritt 5.4.2.2
Multipliziere die linke Seite aus.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.4.2.2.1
Zerlege durch Herausziehen von aus dem Logarithmus.
Schritt 5.4.2.2.2
Der natürliche Logarithmus von ist .
Schritt 5.4.2.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.4.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.4.2.3.1
Die Gleichung kann nicht gelöst werden, da sie nicht definiert ist.
Schritt 5.4.2.4
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.4.2.4.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 5.4.2.4.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.4.2.4.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.4.2.4.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.4.2.4.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 5.5
Setze gleich und löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.5.1
Setze gleich .
Schritt 5.5.2
Löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.5.2.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 5.5.2.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.5.2.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 5.5.2.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.5.2.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.5.2.2.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 5.5.2.2.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 5.5.2.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.5.2.2.3.1
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 5.6
Die endgültige Lösung sind alle Werte, die wahr machen.
Schritt 6
Ermittle die Werte, wo die Ableitung nicht definiert ist.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
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
Berechne die zweite Ableitung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.1
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.1.1
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
Schritt 9.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.1.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.1.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.1.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.1.3
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
Schritt 9.1.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.1.4.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.1.4.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.1.4.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.1.5
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 9.1.6
Kombiniere und .
Schritt 9.1.7
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
Schritt 9.1.8
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.1.8.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.1.8.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.1.8.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.1.9
Schreibe den Ausdruck um mithilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 9.1.10
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.1.10.1
Kombiniere und .
Schritt 9.1.10.2
Kombiniere und .
Schritt 9.1.11
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 9.2
Vereinfache Terme.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.2.1
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 9.2.2
Addiere und .
Schritt 10
Da es mindestens einen Punkt mit oder eine nicht definierte zweite Ableitung gibt, wende den ersten Ableitungstest an.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.1
Teile in separate Intervalle um die -Werte herum auf, die die erste Ableitung zu oder nicht definiert machen.
Schritt 10.2
Setze eine beliebige Zahl, wie , aus dem Intervall in die erste Ableitung ein, um zu überprüfen, ob das Ergebnis negativ oder positiv ist.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 10.2.2
Vereinfache das Ergebnis.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.2.1
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 10.2.2.1.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.2.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.2.1.3
Alles, was mit potenziert wird, ist .
Schritt 10.2.2.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.2.1.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 10.2.2.1.6
Alles, was mit potenziert wird, ist .
Schritt 10.2.2.2
Addiere und .
Schritt 10.2.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 10.3
Keine lokalen Maxima oder Minima für gefunden.
Keine lokalen Maxima oder Minima
Keine lokalen Maxima oder Minima
Schritt 11