Analysis Beispiele

Bestimme die Konkavität f(x)=(5 natürlicher Logarithmus von x)/x
Schritt 1
Find the values where the second derivative is equal to .
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Schritt 1.1
Bestimme die zweite Ableitung.
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Schritt 1.1.1
Bestimme die erste Ableitung.
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Schritt 1.1.1.1
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.1.1.2
Differenziere unter Anwendung der Quotientenregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 1.1.1.3
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 1.1.1.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel.
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Schritt 1.1.1.4.1
Kombiniere und .
Schritt 1.1.1.4.2
Kürze den gemeinsamen Faktor von .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.1.4.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.1.1.4.2.2
Forme den Ausdruck um.
Schritt 1.1.1.4.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.1.1.4.4
Kombiniere Brüche.
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Schritt 1.1.1.4.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.1.4.4.2
Kombiniere und .
Schritt 1.1.1.5
Vereinfache.
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Schritt 1.1.1.5.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 1.1.1.5.2
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 1.1.1.5.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.1.5.2.2
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.1.5.2.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.1.5.2.2.2
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 1.1.2
Bestimme die zweite Ableitung.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.2.1
Differenziere unter Anwendung der Quotientenregel, die besagt, dass gleich ist mit und .
Schritt 1.1.2.2
Differenziere.
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Schritt 1.1.2.2.1
Multipliziere die Exponenten in .
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Schritt 1.1.2.2.1.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 1.1.2.2.1.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.2.2.2
Gemäß der Summenregel ist die Ableitung von nach .
Schritt 1.1.2.2.3
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von bezüglich gleich .
Schritt 1.1.2.2.4
Addiere und .
Schritt 1.1.2.2.5
Da konstant bezüglich ist, ist die Ableitung von nach gleich .
Schritt 1.1.2.3
Differenziere unter Anwendung der Kettenregel, die besagt, dass ist , mit und .
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Schritt 1.1.2.3.1
Um die Kettenregel anzuwenden, ersetze durch .
Schritt 1.1.2.3.2
Die Ableitung von nach ist .
Schritt 1.1.2.3.3
Ersetze alle durch .
Schritt 1.1.2.4
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel.
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Schritt 1.1.2.4.1
Kombiniere und .
Schritt 1.1.2.4.2
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.2.4.2.1
Multipliziere mit .
Schritt 1.1.2.4.2.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.2.4.2.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2.4.2.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.1.2.4.2.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 1.1.2.4.3
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.1.2.4.4
Vereinfache Terme.
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Schritt 1.1.2.4.4.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.2.4.4.2
Kombiniere und .
Schritt 1.1.2.4.4.3
Kombiniere und .
Schritt 1.1.2.4.4.4
Kürze den gemeinsamen Teiler von und .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.2.4.4.4.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2.4.4.4.2
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
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Schritt 1.1.2.4.4.4.2.1
Multipliziere mit .
Schritt 1.1.2.4.4.4.2.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.1.2.4.4.4.2.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 1.1.2.4.4.4.2.4
Dividiere durch .
Schritt 1.1.2.4.5
Differenziere unter Anwendung der Potenzregel, die besagt, dass gleich ist mit .
Schritt 1.1.2.4.6
Vereinfache durch Herausfaktorisieren.
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Schritt 1.1.2.4.6.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.2.4.6.2
Faktorisiere aus heraus.
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Schritt 1.1.2.4.6.2.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2.4.6.2.2
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2.4.6.2.3
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2.5
Kürze die gemeinsamen Faktoren.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.2.5.1
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2.5.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
Schritt 1.1.2.5.3
Forme den Ausdruck um.
Schritt 1.1.2.6
Vereinfache.
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Schritt 1.1.2.6.1
Wende das Distributivgesetz an.
Schritt 1.1.2.6.2
Vereinfache den Zähler.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.2.6.2.1
Vereinfache jeden Term.
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Schritt 1.1.2.6.2.1.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.2.6.2.1.2
Multipliziere .
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 1.1.2.6.2.1.2.1
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.2.6.2.1.2.2
Vereinfache , indem du in den Logarithmus ziehst.
Schritt 1.1.2.6.2.1.3
Multipliziere die Exponenten in .
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Schritt 1.1.2.6.2.1.3.1
Wende die Potenzregel an und multipliziere die Exponenten, .
Schritt 1.1.2.6.2.1.3.2
Mutltipliziere mit .
Schritt 1.1.2.6.2.2
Subtrahiere von .
Schritt 1.1.2.6.3
Schreibe als um.
Schritt 1.1.2.6.4
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2.6.5
Faktorisiere aus heraus.
Schritt 1.1.2.6.6
Ziehe das Minuszeichen vor den Bruch.
Schritt 1.1.3
Die zweite Ableitung von nach ist .
Schritt 1.2
Setze die zweite Ableitung gleich , dann löse die Gleichung .
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Schritt 1.2.1
Setze die zweite Ableitung gleich .
Schritt 1.2.2
Setze den Zähler gleich Null.
Schritt 1.2.3
Löse die Gleichung nach auf.
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Schritt 1.2.3.1
Subtrahiere von beiden Seiten der Gleichung.
Schritt 1.2.3.2
Teile jeden Ausdruck in durch und vereinfache.
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Schritt 1.2.3.2.1
Teile jeden Ausdruck in durch .
Schritt 1.2.3.2.2
Vereinfache die linke Seite.
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Schritt 1.2.3.2.2.1
Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.
Schritt 1.2.3.2.2.2
Dividiere durch .
Schritt 1.2.3.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
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Schritt 1.2.3.2.3.1
Dividiere durch .
Schritt 1.2.3.3
Um nach aufzulösen, schreibe die Gleichung mithilfe der Logarithmengesetze um.
Schritt 1.2.3.4
Schreibe in eine Exponentialform indem du die Definition des Logarithmus verwendest. Wenn und positive reelle Zahlen sind und ist, dann ist gleich .
Schritt 1.2.3.5
Löse nach auf.
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Schritt 1.2.3.5.1
Schreibe die Gleichung als um.
Schritt 1.2.3.5.2
Ziehe die angegebene Wurzel auf beiden Seiten der Gleichung, um den Exponenten auf der linken Seite zu eliminieren.
Schritt 1.2.3.5.3
Vereinfache .
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Schritt 1.2.3.5.3.1
Faktorisiere aus.
Schritt 1.2.3.5.3.2
Ziehe Terme aus der Wurzel heraus.
Schritt 1.2.3.5.3.3
Schreibe als um.
Schritt 1.2.3.5.3.4
Ziehe Terme von unter der Wurzel heraus unter der Annahme reeller Zahlen.
Schritt 1.2.3.5.4
Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.
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Schritt 1.2.3.5.4.1
Verwende zunächst den positiven Wert des , um die erste Lösung zu finden.
Schritt 1.2.3.5.4.2
Als Nächstes verwende den negativen Wert von , um die zweite Lösung zu finden.
Schritt 1.2.3.5.4.3
Die vollständige Lösung ist das Ergebnis des positiven und des negativen Teils der Lösung.
Schritt 2
Bestimme den Definitionsbereich von .
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Schritt 2.1
Setze das Argument in größer als , um zu ermitteln. wo der Ausdruck definiert ist.
Schritt 2.2
Setze den Nenner in gleich , um zu ermitteln, wo der Ausdruck nicht definiert ist.
Schritt 2.3
Der Definitionsbereich umfasst alle Werte von , für die der Ausdruck definiert ist.
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Intervallschreibweise:
Aufzählende bzw. beschreibende Mengenschreibweise:
Schritt 3
Erzeuge Intervalle um die -Werte, wo die 2. Ableitung 0 ist oder nicht definiert ist.
Schritt 4
Setze eine beliebige Zahl aus dem Intervall in die zweite Ableitung ein und berechne, um die Konkavität zu bestimmen.
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Schritt 4.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 4.2
Vereinfache das Ergebnis.
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Schritt 4.2.1
Potenziere mit .
Schritt 4.2.2
Potenziere mit .
Schritt 4.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 4.3
Der Graph ist im Intervall konkav, weil negativ ist.
Konkav im Intervall , da negativ ist
Konkav im Intervall , da negativ ist
Schritt 5
Setze eine beliebige Zahl aus dem Intervall in die zweite Ableitung ein und berechne, um die Konkavität zu bestimmen.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.1
Ersetze in dem Ausdruck die Variable durch .
Schritt 5.2
Vereinfache das Ergebnis.
Tippen, um mehr Schritte zu sehen ...
Schritt 5.2.1
Potenziere mit .
Schritt 5.2.2
Potenziere mit .
Schritt 5.2.3
Die endgültige Lösung ist .
Schritt 5.3
Der Graph ist im Intervall konvex, weil positiv ist.
Konvex im Intervall , da positiv ist
Konvex im Intervall , da positiv ist
Schritt 6
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
Schritt 7