Математический анализ Примеры

Найти локальный максимум и минимум f(x)=2x^2+3xy+4y^2-7x-11y
Этап 1
Найдем первую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.3
Умножим на .
Этап 1.3
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.3
Умножим на .
Этап 1.4
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.5
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.5.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.5.3
Умножим на .
Этап 1.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.7
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.7.1
Добавим и .
Этап 1.7.2
Добавим и .
Этап 2
Найдем вторую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3
Умножим на .
Этап 2.3
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.3.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.4
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.4.1
Добавим и .
Этап 2.4.2
Добавим и .
Этап 3
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 4
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.2
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2.3
Умножим на .
Этап 4.1.3
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.3
Умножим на .
Этап 4.1.4
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.5
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.5.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.5.3
Умножим на .
Этап 4.1.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.7
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.7.1
Добавим и .
Этап 4.1.7.2
Добавим и .
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Приравняем первую производную к , затем найдем решение уравнения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 5.2.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.3
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.3.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.3.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.3.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6
Найдем значения, при которых производная не определена.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Область определения выражения ― все действительные числа, за исключением случаев, когда выражение не определено. В данном случае не существует вещественного числа, при котором выражение не определено.
Этап 7
Критические точки, которые необходимо вычислить.
Этап 8
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 9
 — локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
 — локальный минимум
Этап 10
Найдем значение y, если .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.1.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.3
Упростим и объединим подобные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.1
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.1.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.5
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.3.1.1.6
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.3.1.1.7
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.3.1.1.8
Добавим и .
Этап 10.2.1.3.1.1.9
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.3
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.3.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.3.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.3.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.3.1.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.2
Вычтем из .
Этап 10.2.1.4
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.4.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.4.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.4.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.4.1.3
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.4.1.4
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 10.2.1.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.6
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.6.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.6.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.6.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.6.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.6.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.6.2.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 10.2.1.6.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.6.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.6.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.6.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.6.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.6.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.6.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.9
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.9.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.9.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.9.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.10
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.10.1
Объединим и .
Этап 10.2.1.10.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.11
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.12
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.13
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.13.1
Объединим и .
Этап 10.2.1.13.2
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.13.3
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.13.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.13.5
Добавим и .
Этап 10.2.1.14
Объединим и .
Этап 10.2.1.15
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.16
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.16.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.16.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.16.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.17
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.17.1
Объединим и .
Этап 10.2.1.17.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.18
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.2
Объединим противоположные члены в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.2.1
Добавим и .
Этап 10.2.2.2
Добавим и .
Этап 10.2.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.4
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.4.2
Умножим на .
Этап 10.2.5
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.5.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.5.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.5.3
Умножим на .
Этап 10.2.5.4
Вычтем из .
Этап 10.2.6
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.6.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.6.1.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.6.1.2
Перепишем в виде .
Этап 10.2.6.1.3
Изменим порядок и .
Этап 10.2.6.1.4
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, , где и .
Этап 10.2.6.1.5
Умножим на .
Этап 10.2.6.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.7
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.8
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.8.1
Объединим и .
Этап 10.2.8.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.9
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.9.1
Умножим на .
Этап 10.2.9.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.9.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.9.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.9.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.9.3
Объединим противоположные члены в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.9.3.1
Изменим порядок множителей в членах и .
Этап 10.2.9.3.2
Добавим и .
Этап 10.2.9.3.3
Добавим и .
Этап 10.2.9.4
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.9.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.9.4.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 10.2.9.4.3
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.9.4.3.1
Перенесем .
Этап 10.2.9.4.3.2
Умножим на .
Этап 10.2.9.4.4
Умножим на .
Этап 10.2.9.5
Вычтем из .
Этап 10.2.10
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.11
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.11.1
Объединим и .
Этап 10.2.11.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.12
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.12.1
Умножим на .
Этап 10.2.12.2
Изменим порядок членов.
Этап 10.2.13
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.14
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.14.1
Умножим на .
Этап 10.2.14.2
Умножим на .
Этап 10.2.15
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.16
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.16.1
Умножим на .
Этап 10.2.16.2
Добавим и .
Этап 10.2.17
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.18
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.18.1
Умножим на .
Этап 10.2.18.2
Умножим на .
Этап 10.2.19
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.20
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.20.1
Умножим на .
Этап 10.2.20.2
Вычтем из .
Этап 10.2.21
Окончательный ответ: .
Этап 11
Это локальные экстремумы .
 — локальный минимум
Этап 12