Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima f(x)=sec(2x)
Schritt 1
Ermittle die erste Ableitung der Funktion.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 1.1.2
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 1.1.3
Ersetze alle durch .
Schritt 1.2
Differenziere.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.2.3
Vereinfache den Ausdruck.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.2.3.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.2.3.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 2
Ermittle die zweite Ableitung der Funktion.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2
Differenziere unter Anwendung der Produktregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 2.3
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.3.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.3.2
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 2.3.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.4
Potenziere mit .
Schritt 2.5
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.6
Differenziere.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.6.1
Addiere und .
Schritt 2.6.2
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.6.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.6.4
Vereinfache den Ausdruck.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.6.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.6.4.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 2.7
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.7.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.7.2
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 2.7.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.8
Potenziere mit .
Schritt 2.9
Potenziere mit .
Schritt 2.10
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.11
Addiere und .
Schritt 2.12
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.13
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.14
Vereinfache den Ausdruck.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.14.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.14.2
Bringe auf die linke Seite von .
Schritt 2.15
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.15.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 2.15.2
Vereine die Terme
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.15.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.15.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.15.3
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
Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich .
Schritt 5
Setze gleich und löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.1
Setze gleich .
Schritt 5.2
Der Wertebereich des Sekans ist und . Da nicht in diesen Bereich fällt, gibt es keine Lösung.
Keine Lösung
Keine Lösung
Schritt 6
Setze gleich und löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.1
Setze gleich .
Schritt 6.2
Löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.1
Wende den inversen Tangens auf beide Seiten der Gleichung an, um aus dem Tangens herauszuziehen.
Schritt 6.2.2
Vereinfache die rechte Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.2.1
Der genau Wert von ist .
Schritt 6.2.3
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.3.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 6.2.3.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.3.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.3.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 6.2.3.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 6.2.3.3
Vereinfache die rechte Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.3.3.1
Dividiere durch .
Schritt 6.2.4
Die Tangensfunktion ist im ersten und dritten Quadranten positiv. Um die zweite Lösung zu finden, addiere den Referenzwinkel von , um die Lösung im vierten Quadranten zu ermitteln.
Schritt 6.2.5
Löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.5.1
Addiere und .
Schritt 6.2.5.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.5.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 6.2.5.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.5.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.5.2.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 6.2.5.2.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 6.2.6
Die Lösung der Gleichung .
Schritt 7
Die endgültige Lösung sind alle Werte, die wahr machen.
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
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.1.2
Der genau Wert von ist .
Schritt 9.1.3
zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt .
Schritt 9.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.1.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.1.6
Der genau Wert von ist .
Schritt 9.1.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.1.8
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.1.9
Der genau Wert von ist .
Schritt 9.1.10
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 9.1.11
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.2
Addiere und .
Schritt 10
ist ein lokales Minimum, weil der Wert der zweiten Ableitung positiv ist. Dies wird auch der Prüfung der zweiten Ableitung genannt.
ist ein lokales Minimum
Schritt 11
Ermittele den y-Wert, wenn .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 11.2
Vereinfache das Ergebnis.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 11.2.2
Der genau Wert von ist .
Schritt 11.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 12
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 13
Berechne die zweite Ableitung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.1
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.1.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 13.1.1.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 13.1.2
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest. Kehre das Vorzeichen des Ausdrucks um, da der Tangens im zweiten Quadranten negativ ist.
Schritt 13.1.3
Der genau Wert von ist .
Schritt 13.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 13.1.5
zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt .
Schritt 13.1.6
Mutltipliziere mit .
Schritt 13.1.7
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.1.7.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 13.1.7.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 13.1.8
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest. Kehre das Vorzeichen des Ausdrucks um, da der Sekans im zweiten Quadranten negativ ist.
Schritt 13.1.9
Der genau Wert von ist .
Schritt 13.1.10
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.1.10.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 13.1.10.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 13.1.11
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.1.11.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 13.1.11.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 13.1.12
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest. Kehre das Vorzeichen des Ausdrucks um, da der Sekans im zweiten Quadranten negativ ist.
Schritt 13.1.13
Der genau Wert von ist .
Schritt 13.1.14
Mutltipliziere mit .
Schritt 13.1.15
Potenziere mit .
Schritt 13.1.16
Mutltipliziere mit .
Schritt 13.2
Subtrahiere von .
Schritt 14
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 15
Ermittele den y-Wert, wenn .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 15.2
Vereinfache das Ergebnis.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 15.2.1.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 15.2.2
Wende den Referenzwinkel an, indem du den Winkel mit den entsprechenden trigonometrischen Werten im ersten Quadranten findest. Kehre das Vorzeichen des Ausdrucks um, da der Sekans im zweiten Quadranten negativ ist.
Schritt 15.2.3
Der genau Wert von ist .
Schritt 15.2.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 15.2.5
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 16
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Minimum
ist ein lokales Maximum
Schritt 17