Analysis Beispiele

Finde die lokalen Maxima und Minima f(x)=arcsin(x)-2x
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
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 1.3
Berechne .
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 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
Benutze , um als neu zu schreiben.
Schritt 2.2.2
Schreibe als um.
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 Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.3.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.2.4
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.4.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 2.2.4.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.4.3
Ersetze alle durch .
Schritt 2.2.5
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.2.6
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.2.7
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.2.8
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.2.9
Multipliziere die Exponenten in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.9.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 2.2.9.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.9.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.9.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.2.9.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 2.2.10
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 2.2.11
Kombiniere und .
Schritt 2.2.12
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.2.13
Vereinfache den Zähler.
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Schritt 2.2.13.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.13.2
Subtrahiere von .
Schritt 2.2.14
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 2.2.15
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.16
Subtrahiere von .
Schritt 2.2.17
Kombiniere und .
Schritt 2.2.18
Kombiniere und .
Schritt 2.2.19
Kombiniere und .
Schritt 2.2.20
Bringe in den Nenner mit Hilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 2.2.21
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.22
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.22.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.22.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.2.22.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 2.2.23
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 2.2.24
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.25
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.26
Kombiniere und .
Schritt 2.2.27
Bringe in den Nenner mit Hilfe der Regel des negativen Exponenten .
Schritt 2.2.28
Multipliziere mit durch Addieren der Exponenten.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.28.1
Mutltipliziere mit .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.2.28.1.1
Potenziere mit .
Schritt 2.2.28.1.2
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 2.2.28.2
Schreibe als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.2.28.3
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 2.2.28.4
Addiere und .
Schritt 2.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.4
Vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 2.4.1
Addiere und .
Schritt 2.4.2
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
Löse nach auf.
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Schritt 4.1
Addiere zu beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 4.2
Finde den Hauptnenner der Terme in der Gleichung.
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Schritt 4.2.1
Den Hauptnenner einer Liste von Werten zu bestimmen, ist das gleiche wie das kgV der Nenner dieser Werte zu bestimmen.
Schritt 4.2.2
Das kleinste gemeinsame Vielfache eines beliebigen Ausdrucks ist der Ausdruck.
Schritt 4.3
Multipliziere jeden Term in mit um die Brüche zu eliminieren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.3.1
Multipliziere jeden Term in mit .
Schritt 4.3.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.3.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.3.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.3.2.1.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 4.4
Löse die Gleichung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.4.1
Schreibe die Gleichung als um.
Schritt 4.4.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.4.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 4.4.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.4.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 4.4.2.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 4.4.2.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 5
Um die Wurzel auf der linken Seite der Gleichung zu entfernen, quadriere beide Seiten der Gleichung.
Schritt 6
Vereinfache jede Seite der Gleichung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.1
Benutze , um als neu zu schreiben.
Schritt 6.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.1
Vereinfache .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.1.1
Multipliziere die Exponenten in .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.1.1.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 6.2.1.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.2.1.1.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 6.2.1.1.2.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 6.2.1.2
Vereinfache.
Schritt 6.3
Vereinfache die rechte Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.3.1
Vereinfache .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 6.3.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 6.3.1.2
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 6.3.1.3
Potenziere mit .
Schritt 7
Löse nach auf.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.1
Bringe alle Terme, die nicht enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.1.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 7.1.2
Um als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner zu schreiben, multipliziere mit .
Schritt 7.1.3
Kombiniere und .
Schritt 7.1.4
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 7.1.5
Vereinfache den Zähler.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.1.5.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.1.5.2
Subtrahiere von .
Schritt 7.1.6
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 7.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 7.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.2.2.1
Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.
Schritt 7.2.2.2
Dividiere durch .
Schritt 7.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.2.3.1
Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.
Schritt 7.2.3.2
Dividiere durch .
Schritt 7.3
Ziehe die angegebene Wurzel auf beiden Seiten der Gleichung, um den Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.
Schritt 7.4
Vereinfache .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.4.1
Schreibe als um.
Schritt 7.4.2
Vereinfache den Nenner.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.4.2.1
Schreibe als um.
Schritt 7.4.2.2
Ziehe Terme aus der Wurzel heraus unter der Annahme positiver reeller Zahlen.
Schritt 7.5
Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 7.5.1
Verwende zunächst den positiven Wert des , um die erste Lösung zu finden.
Schritt 7.5.2
Als Nächstes verwende den negativen Wert von , um die zweite Lösung zu finden.
Schritt 7.5.3
Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.
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
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 9.2
Kombiniere Brüche.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.2.1
Kombinieren.
Schritt 9.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.3
Vereinfache den Nenner.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.3.1
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.3.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 9.3.1.2
Schreibe als um.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.3.1.2.1
Benutze , um als neu zu schreiben.
Schritt 9.3.1.2.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 9.3.1.2.3
Kombiniere und .
Schritt 9.3.1.2.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.3.1.2.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.3.1.2.4.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.3.1.2.5
Berechne den Exponenten.
Schritt 9.3.1.3
Potenziere mit .
Schritt 9.3.2
Schreibe als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.
Schritt 9.3.3
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 9.3.4
Addiere und .
Schritt 9.3.5
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 9.3.6
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 9.3.7
Vereinfache den Nenner.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.3.7.1
Schreibe als um.
Schritt 9.3.7.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 9.3.7.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.3.7.3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.3.7.3.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.3.7.4
Potenziere mit .
Schritt 9.4
Vereinfache Terme.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.4.1
Kombiniere und .
Schritt 9.4.2
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.4.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.4.2.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 9.4.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.4.2.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 9.4.2.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 9.5
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 9.6
Bringe auf die linke Seite von .
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
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.2.1.1
Der genau Wert von ist .
Schritt 11.2.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 11.2.1.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 11.2.1.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 11.2.1.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 11.2.1.3
Schreibe als um.
Schritt 11.2.2
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
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 13.2
Vereinfache den Nenner.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.1
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.1.1
Wende die Exponentenregel an, um den Exponenten zu verteilen.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.1.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 13.2.1.1.2
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 13.2.1.2
Multipliziere mit durch Addieren der Exponenten.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.1.2.1
Bewege .
Schritt 13.2.1.2.2
Mutltipliziere mit .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.1.2.2.1
Potenziere mit .
Schritt 13.2.1.2.2.2
Wende die Exponentenregel an, um die Exponenten zu kombinieren.
Schritt 13.2.1.2.3
Addiere und .
Schritt 13.2.1.3
Potenziere mit .
Schritt 13.2.1.4
Schreibe als um.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.1.4.1
Benutze , um als neu zu schreiben.
Schritt 13.2.1.4.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 13.2.1.4.3
Kombiniere und .
Schritt 13.2.1.4.4
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.1.4.4.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 13.2.1.4.4.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 13.2.1.4.5
Berechne den Exponenten.
Schritt 13.2.1.5
Potenziere mit .
Schritt 13.2.2
Schreibe als Bruch mit einem gemeinsamen Nenner.
Schritt 13.2.3
Vereinige die Zähler über dem gemeinsamen Nenner.
Schritt 13.2.4
Addiere und .
Schritt 13.2.5
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 13.2.6
Eins zu einer beliebigen Potenz erhoben ergibt eins.
Schritt 13.2.7
Vereinfache den Nenner.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.7.1
Schreibe als um.
Schritt 13.2.7.2
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 13.2.7.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.2.7.3.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 13.2.7.3.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 13.2.7.4
Potenziere mit .
Schritt 13.3
Vereinfache den Ausdruck durch Kürzen der gemeinsamen Faktoren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.3.1
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 13.3.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 13.3.3
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 13.3.3.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 13.3.3.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 13.3.3.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 13.3.3.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 13.3.4
Mutltipliziere mit .
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
Vereinfache jeden Term.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1.1
Der genau Wert von ist .
Schritt 15.2.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 15.2.1.2.1
Bringe das führende Minuszeichen in in den Zähler.
Schritt 15.2.1.2.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 15.2.1.2.3
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 15.2.1.2.4
Forme den Ausdruck um.
Schritt 15.2.1.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 15.2.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 15.2.2
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 16
Dies sind die lokalen Extrema für .
ist ein lokales Minimum
ist ein lokales Maximum
Schritt 17