Gib eine Aufgabe ein ...
Analysis Beispiele
Schritt 1
Schreibe als Funktion.
Schritt 2
Schritt 2.1
Bestimme die zweite Ableitung.
Schritt 2.1.1
Bestimme die erste Ableitung.
Schritt 2.1.1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.1.1.2
Berechne .
Schritt 2.1.1.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.1.1.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.1.2.3
Kombiniere und .
Schritt 2.1.1.2.4
Kombiniere und .
Schritt 2.1.1.2.5
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 2.1.1.2.5.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.1.1.2.5.2
Dividiere durch .
Schritt 2.1.1.3
Berechne .
Schritt 2.1.1.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.1.1.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.1.3.3
Kombiniere und .
Schritt 2.1.1.3.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.1.1.3.5
Kombiniere und .
Schritt 2.1.1.3.6
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Schritt 2.1.1.3.6.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.1.1.3.6.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Schritt 2.1.1.3.6.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.1.1.3.6.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.1.1.3.6.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 2.1.1.3.6.2.4
Dividiere durch .
Schritt 2.1.1.4
Berechne .
Schritt 2.1.1.4.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.1.1.4.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.1.4.3
Kombiniere und .
Schritt 2.1.1.4.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.1.1.4.5
Kombiniere und .
Schritt 2.1.1.4.6
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Schritt 2.1.1.4.6.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.1.1.4.6.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Schritt 2.1.1.4.6.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.1.1.4.6.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.1.1.4.6.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 2.1.1.4.6.2.4
Dividiere durch .
Schritt 2.1.1.5
Berechne .
Schritt 2.1.1.5.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.1.1.5.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.1.5.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.1.1.6
Berechne .
Schritt 2.1.1.6.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.1.1.6.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.1.6.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.1.2
Bestimme die zweite Ableitung.
Schritt 2.1.2.1
Differenziere.
Schritt 2.1.2.1.1
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 2.1.2.1.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.2.2
Berechne .
Schritt 2.1.2.2.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.1.2.2.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.2.2.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.1.2.3
Berechne .
Schritt 2.1.2.3.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.1.2.3.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.2.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.1.2.4
Berechne .
Schritt 2.1.2.4.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 2.1.2.4.2
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 2.1.2.4.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.1.2.5
Differenziere unter Anwendung der Konstantenregel.
Schritt 2.1.2.5.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 2.1.2.5.2
Addiere und .
Schritt 2.1.3
Die zweite Ableitung von nach ist .
Schritt 2.2
Setze die zweite Ableitung gleich , dann löse die Gleichung .
Schritt 2.2.1
Setze die zweite Ableitung gleich .
Schritt 2.2.2
Faktorisiere die linke Seite der Gleichung.
Schritt 2.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.2.1.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.2.1.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.2.1.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.2.1.4
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.2.1.5
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.2.1.6
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.2.1.7
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.2.2
Faktorisiere.
Schritt 2.2.2.2.1
Faktorisiere mithilfe des Satzes über rationale Wurzeln.
Schritt 2.2.2.2.1.1
Wenn eine Polynomfunktion ganzzahlige Koeffizienten hat, dann hat jede rationale Nullstelle die Form , wobei ein Teiler der Konstanten und ein Teiler des Leitkoeffizienten ist.
Schritt 2.2.2.2.1.2
Ermittle jede Kombination von . Dies sind die möglichen Wurzeln der Polynomfunktion.
Schritt 2.2.2.2.1.3
Setze ein und vereinfache den Ausdruck. In diesem Fall ist der Ausdruck gleich , folglich ist eine Wurzel des Polynoms.
Schritt 2.2.2.2.1.3.1
Setze in das Polynom ein.
Schritt 2.2.2.2.1.3.2
Potenziere mit .
Schritt 2.2.2.2.1.3.3
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.2.2.1.3.4
Potenziere mit .
Schritt 2.2.2.2.1.3.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.2.2.1.3.6
Addiere und .
Schritt 2.2.2.2.1.3.7
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.2.2.1.3.8
Subtrahiere von .
Schritt 2.2.2.2.1.3.9
Addiere und .
Schritt 2.2.2.2.1.4
Da eine bekannte Wurzel ist, dividiere das Polynom durch , um das Quotientenpolynom zu bestimmen. Dieses Polynom kann dann verwendet werden, um die restlichen Wurzeln zu finden.
Schritt 2.2.2.2.1.5
Dividiere durch .
Schritt 2.2.2.2.1.5.1
Stelle die zu dividierenden Polynome auf. Wenn es nicht für jeden Exponenten einen Term gibt, setze einen ein mit dem Wert .
| + | + | + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.2
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend durch den Term höchster Ordnung im Divisor .
| + | + | + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.3
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
| + | + | + | + | ||||||||
| + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.4
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - |
Schritt 2.2.2.2.1.5.5
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.6
Ziehe die nächsten Terme vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.7
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend durch den Term höchster Ordnung im Divisor .
| + | |||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.8
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
| + | |||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.9
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in
| + | |||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - |
Schritt 2.2.2.2.1.5.10
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
| + | |||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
| + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.11
Ziehe die nächsten Terme vom ursprünglichen Dividenden nach unten in den aktuellen Dividenden.
| + | |||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.12
Dividiere den Term höchster Ordnung im Dividend durch den Term höchster Ordnung im Divisor .
| + | + | ||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.13
Multipliziere den neuen Bruchterm mit dem Teiler.
| + | + | ||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| + | + |
Schritt 2.2.2.2.1.5.14
Der Ausdruck muss vom Dividenden abgezogen werden, ändere also alle Vorzeichen in
| + | + | ||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - |
Schritt 2.2.2.2.1.5.15
Addiere nach dem Wechsel der Vorzeichen den letzten Dividenden des ausmultiplizierten Polynoms, um den neuen Dividenden zu finden.
| + | + | ||||||||||
| + | + | + | + | ||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
| + | + | ||||||||||
| - | - | ||||||||||
Schritt 2.2.2.2.1.5.16
Da der Rest gleich ist, ist der Quotient das endgültige Ergebnis.
Schritt 2.2.2.2.1.6
Schreibe als eine Menge von Faktoren.
Schritt 2.2.2.2.2
Entferne unnötige Klammern.
Schritt 2.2.3
Wenn irgendein einzelner Faktor auf der linken Seite der Gleichung gleich ist, dann ist der ganze Ausdruck gleich .
Schritt 2.2.4
Setze gleich und löse nach auf.
Schritt 2.2.4.1
Setze gleich .
Schritt 2.2.4.2
Löse nach auf.
Schritt 2.2.4.2.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 2.2.4.2.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
Schritt 2.2.4.2.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 2.2.4.2.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 2.2.4.2.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Schritt 2.2.4.2.2.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 2.2.4.2.2.2.1.2
Dividiere durch .
Schritt 2.2.4.2.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
Schritt 2.2.4.2.2.3.1
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 2.2.5
Setze gleich und löse nach auf.
Schritt 2.2.5.1
Setze gleich .
Schritt 2.2.5.2
Löse nach auf.
Schritt 2.2.5.2.1
Verwende die Quadratformel, um die Lösungen zu finden.
Schritt 2.2.5.2.2
Setze die Werte , und in die Quadratformel ein und löse nach auf.
Schritt 2.2.5.2.3
Vereinfache.
Schritt 2.2.5.2.3.1
Vereinfache den Zähler.
Schritt 2.2.5.2.3.1.1
Potenziere mit .
Schritt 2.2.5.2.3.1.2
Multipliziere .
Schritt 2.2.5.2.3.1.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.3.1.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.3.1.3
Subtrahiere von .
Schritt 2.2.5.2.3.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.4
Vereinfache den Ausdruck, um nach dem -Teil von aufzulösen.
Schritt 2.2.5.2.4.1
Vereinfache den Zähler.
Schritt 2.2.5.2.4.1.1
Potenziere mit .
Schritt 2.2.5.2.4.1.2
Multipliziere .
Schritt 2.2.5.2.4.1.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.4.1.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.4.1.3
Subtrahiere von .
Schritt 2.2.5.2.4.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.4.3
Ändere das zu .
Schritt 2.2.5.2.4.4
Schreibe als um.
Schritt 2.2.5.2.4.5
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.5.2.4.6
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.5.2.4.7
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 2.2.5.2.5
Vereinfache den Ausdruck, um nach dem -Teil von aufzulösen.
Schritt 2.2.5.2.5.1
Vereinfache den Zähler.
Schritt 2.2.5.2.5.1.1
Potenziere mit .
Schritt 2.2.5.2.5.1.2
Multipliziere .
Schritt 2.2.5.2.5.1.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.5.1.2.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.5.1.3
Subtrahiere von .
Schritt 2.2.5.2.5.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 2.2.5.2.5.3
Ändere das zu .
Schritt 2.2.5.2.5.4
Schreibe als um.
Schritt 2.2.5.2.5.5
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.5.2.5.6
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 2.2.5.2.5.7
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 2.2.5.2.6
Die endgültige Lösung ist die Kombination beider Lösungen.
Schritt 2.2.6
Die endgültige Lösung sind alle Werte, die wahr machen.
Schritt 3
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.
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Schritt 4
Erzeuge Intervalle um die -Werte, wo die 2. Ableitung 0 ist oder nicht definiert ist.
Schritt 5
Schritt 5.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 5.2
Vereinfache das Ergebnis.
Schritt 5.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 5.2.1.1
Potenziere mit .
Schritt 5.2.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.2.1.3
Potenziere mit .
Schritt 5.2.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.2.1.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 5.2.2
Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.
Schritt 5.2.2.1
Addiere und .
Schritt 5.2.2.2
Subtrahiere von .
Schritt 5.2.2.3
Addiere und .
Schritt 5.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 5.3
Der Graph ist im Intervall konkav, weil negativ ist.
Konkav im Intervall , da negativ ist
Konkav im Intervall , da negativ ist
Schritt 6
Schritt 6.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 6.2
Vereinfache das Ergebnis.
Schritt 6.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 6.2.1.1
Potenziere mit .
Schritt 6.2.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.2.1.3
Potenziere mit .
Schritt 6.2.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.2.1.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 6.2.2
Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.
Schritt 6.2.2.1
Addiere und .
Schritt 6.2.2.2
Subtrahiere von .
Schritt 6.2.2.3
Addiere und .
Schritt 6.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 6.3
Der Graph ist im Intervall konvex, weil positiv ist.
Konvex im Intervall , da positiv ist
Konvex im Intervall , da positiv ist
Schritt 7
Schritt 7.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 7.2
Vereinfache das Ergebnis.
Schritt 7.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 7.2.1.1
Potenziere mit .
Schritt 7.2.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.2.1.3
Potenziere mit .
Schritt 7.2.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.2.1.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 7.2.2
Vereinfache durch Addieren und Subtrahieren.
Schritt 7.2.2.1
Addiere und .
Schritt 7.2.2.2
Subtrahiere von .
Schritt 7.2.2.3
Addiere und .
Schritt 7.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 7.3
Der Graph ist im Intervall konkav, weil negativ ist.
Konkav im Intervall , da negativ ist
Konkav im Intervall , da negativ ist
Schritt 8
Schritt 8.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 8.2
Vereinfache das Ergebnis.
Schritt 8.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 8.2.1.1
zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt .
Schritt 8.2.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 8.2.1.3
zu einer beliebigen, positiven Potenz zu erheben ergibt .
Schritt 8.2.1.4
Mutltipliziere mit .
Schritt 8.2.1.5
Mutltipliziere mit .
Schritt 8.2.2
Vereinfache durch Addieren von Zahlen.
Schritt 8.2.2.1
Addiere und .
Schritt 8.2.2.2
Addiere und .
Schritt 8.2.2.3
Addiere und .
Schritt 8.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 8.3
Der Graph ist im Intervall konvex, weil positiv ist.
Konvex im Intervall , da positiv ist
Konvex im Intervall , da positiv ist
Schritt 9
Der Graph ist konvex, wenn die zweite Ableitung negativ ist und konkav, wenn die zweite Ableitung positiv ist.
Konkav im Intervall , da negativ ist
Konvex im Intervall , da positiv ist
Konkav im Intervall , da negativ ist
Konvex im Intervall , da positiv ist
Schritt 10