Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2
Найдем значение .
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 .
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
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.4.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.5
Упростим.
Этап 1.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.5.2
Объединим термины.
Этап 1.5.2.1
Умножим на .
Этап 1.5.2.2
Добавим и .
Этап 1.5.2.3
Добавим и .
Этап 1.5.3
Изменим порядок членов.
Этап 2
Этап 2.1
Продифференцируем.
Этап 2.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2
Найдем значение .
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
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.4
Объединим термины.
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
Этап 4.1
Найдем первую производную.
Этап 4.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.2
Найдем значение .
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 .
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
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 4.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.4.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.5
Упростим.
Этап 4.1.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.5.2
Объединим термины.
Этап 4.1.5.2.1
Умножим на .
Этап 4.1.5.2.2
Добавим и .
Этап 4.1.5.2.3
Добавим и .
Этап 4.1.5.3
Изменим порядок членов.
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Этап 5.2.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.2.2
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 5.3
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.3.2
Упростим левую часть.
Этап 5.3.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.3.3
Упростим правую часть.
Этап 5.3.3.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6
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
Этап 10.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.2
Упростим результат.
Этап 10.2.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.1.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
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.
Этап 10.2.1.3.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.3.1.1
Умножим .
Этап 10.2.1.3.1.1.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.2
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.3.1.1.3
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.3.1.1.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.3.1.1.5
Добавим и .
Этап 10.2.1.3.1.1.6
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2
Умножим .
Этап 10.2.1.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.3
Умножим .
Этап 10.2.1.3.1.3.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.3.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4
Умножим .
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 10.2.1.3.1.4.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.2
Вычтем из .
Этап 10.2.1.4
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.4.1
Сократим общий множитель .
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.
Этап 10.2.1.6.1
Сократим общий множитель .
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 .
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 .
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 на .
Этап 10.2.1.10
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 10.2.1.10.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.10.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.10.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.11
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 10.2.1.11.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.11.1.1
Умножим .
Этап 10.2.1.11.1.1.1
Объединим и .
Этап 10.2.1.11.1.1.2
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.11.1.1.3
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.11.1.1.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.11.1.1.5
Добавим и .
Этап 10.2.1.11.1.2
Умножим .
Этап 10.2.1.11.1.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.11.1.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.11.1.2.3
Объединим и .
Этап 10.2.1.11.1.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.11.1.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.11.2
Добавим и .
Этап 10.2.1.12
Сократим общий множитель .
Этап 10.2.1.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.12.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.12.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.3
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 10.2.3.1
Умножим на .
Этап 10.2.3.2
Умножим на .
Этап 10.2.4
Упростим члены.
Этап 10.2.4.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.4.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.4.3
Умножим на .
Этап 10.2.4.4
Вычтем из .
Этап 10.2.5
Упростим каждый член.
Этап 10.2.5.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.5.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.5.3
Упростим числитель.
Этап 10.2.5.3.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.5.3.2
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, , где и .
Этап 10.2.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.7
Объединим и .
Этап 10.2.8
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.9
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.10
Умножим на .
Этап 10.2.11
Вычтем из .
Этап 10.2.12
Найдем общий знаменатель.
Этап 10.2.12.1
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 10.2.12.2
Умножим на .
Этап 10.2.12.3
Умножим на .
Этап 10.2.12.4
Умножим на .
Этап 10.2.12.5
Умножим на .
Этап 10.2.12.6
Умножим на .
Этап 10.2.12.7
Умножим на .
Этап 10.2.12.8
Изменим порядок множителей в .
Этап 10.2.12.9
Умножим на .
Этап 10.2.12.10
Умножим на .
Этап 10.2.13
Упростим члены.
Этап 10.2.13.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.13.2
Упростим каждый член.
Этап 10.2.13.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.13.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.13.2.3
Умножим на .
Этап 10.2.13.2.4
Умножим на .
Этап 10.2.13.2.5
Перенесем влево от .
Этап 10.2.13.3
Упростим путем добавления членов.
Этап 10.2.13.3.1
Вычтем из .
Этап 10.2.13.3.2
Добавим и .
Этап 10.2.14
Упростим числитель.
Этап 10.2.14.1
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 10.2.14.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.14.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.14.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.14.2
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 10.2.14.2.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.14.2.1.1
Умножим на .
Этап 10.2.14.2.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.14.2.1.3
Умножим на .
Этап 10.2.14.2.1.4
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 10.2.14.2.1.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 10.2.14.2.1.5.1
Перенесем .
Этап 10.2.14.2.1.5.2
Умножим на .
Этап 10.2.14.2.2
Добавим и .
Этап 10.2.14.2.3
Добавим и .
Этап 10.2.14.3
Добавим и .
Этап 10.2.14.4
Изменим порядок членов.
Этап 10.2.15
Упростим с помощью разложения.
Этап 10.2.15.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.15.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.15.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.15.4
Перепишем в виде .
Этап 10.2.15.5
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.15.6
Упростим выражение.
Этап 10.2.15.6.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.15.6.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.16
Окончательный ответ: .
Этап 11
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
Этап 12