Gib eine Aufgabe ein ...
Analysis Beispiele
Schritt 1
Schritt 1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 1.2
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 1.3
Berechne .
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
Schritt 2.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.2
Berechne .
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 .
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 .
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 .
Schritt 2.2.9.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 2.2.9.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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.
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.
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.
Schritt 2.2.28.1
Mutltipliziere mit .
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.
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
Schritt 4.1
Addiere zu beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 4.2
Finde den Hauptnenner der Terme in der Gleichung.
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.
Schritt 4.3.1
Multipliziere jeden Term in mit .
Schritt 4.3.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 4.3.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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.
Schritt 4.4.1
Schreibe die Gleichung als um.
Schritt 4.4.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Schritt 4.4.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 4.4.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 4.4.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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
Schritt 6.1
Benutze , um als neu zu schreiben.
Schritt 6.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 6.2.1
Vereinfache .
Schritt 6.2.1.1
Multipliziere die Exponenten in .
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 .
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.
Schritt 6.3.1
Vereinfache .
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
Schritt 7.1
Bringe alle Terme, die nicht enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
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.
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.
Schritt 7.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 7.2.2
Vereinfache die linke Seite.
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.
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 .
Schritt 7.4.1
Schreibe als um.
Schritt 7.4.2
Vereinfache den Nenner.
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.
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
Schritt 9.1
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 9.2
Kombiniere Brüche.
Schritt 9.2.1
Kombinieren.
Schritt 9.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 9.3
Vereinfache den Nenner.
Schritt 9.3.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 9.3.1.1
Wende die Produktregel auf an.
Schritt 9.3.1.2
Schreibe als um.
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 .
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.
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 .
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.
Schritt 9.4.1
Kombiniere und .
Schritt 9.4.2
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Schritt 9.4.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 9.4.2.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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
Schritt 11.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 11.2
Vereinfache das Ergebnis.
Schritt 11.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 11.2.1.1
Der genau Wert von ist .
Schritt 11.2.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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
Schritt 13.1
Multipliziere den Zähler mit dem Kehrwert des Nenners.
Schritt 13.2
Vereinfache den Nenner.
Schritt 13.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 13.2.1.1
Wende die Exponentenregel an, um den Exponenten zu verteilen.
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.
Schritt 13.2.1.2.1
Bewege .
Schritt 13.2.1.2.2
Mutltipliziere mit .
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.
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 .
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.
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 .
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.
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 .
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
Schritt 15.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 15.2
Vereinfache das Ergebnis.
Schritt 15.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 15.2.1.1
Der genau Wert von ist .
Schritt 15.2.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
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