Математический анализ Примеры

Найти локальный максимум и минимум f(x)=20x^(1/2)-1/2x^20000
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
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 1.2.4
Объединим и .
Этап 1.2.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 1.2.6
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.6.1
Умножим на .
Этап 1.2.6.2
Вычтем из .
Этап 1.2.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 1.2.8
Объединим и .
Этап 1.2.9
Объединим и .
Этап 1.2.10
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 1.2.11
Вынесем множитель из .
Этап 1.2.12
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.2.12.2
Сократим общий множитель.
Этап 1.2.12.3
Перепишем это выражение.
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 1.3.4
Объединим и .
Этап 1.3.5
Объединим и .
Этап 1.3.6
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.3.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.6.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.3.6.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.6.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 1.3.6.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 1.3.6.2.4
Разделим на .
Этап 1.4
Изменим порядок членов.
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
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2
Перепишем в виде .
Этап 2.3.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.3.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.5
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.5.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.3.5.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.3.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.3.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.3.7
Объединим и .
Этап 2.3.8
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.3.9
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.9.1
Умножим на .
Этап 2.3.9.2
Вычтем из .
Этап 2.3.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.3.11
Объединим и .
Этап 2.3.12
Объединим и .
Этап 2.3.13
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.13.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.3.13.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.3.13.3
Объединим и .
Этап 2.3.13.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.3.13.5
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.13.5.1
Умножим на .
Этап 2.3.13.5.2
Вычтем из .
Этап 2.3.13.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.3.14
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.3.15
Умножим на .
Этап 2.3.16
Объединим и .
Этап 2.3.17
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.18
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.18.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.3.18.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.3.18.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.3.19
Вынесем знак минуса перед дробью.
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
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 4.1.2.4
Объединим и .
Этап 4.1.2.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 4.1.2.6
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.6.1
Умножим на .
Этап 4.1.2.6.2
Вычтем из .
Этап 4.1.2.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 4.1.2.8
Объединим и .
Этап 4.1.2.9
Объединим и .
Этап 4.1.2.10
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 4.1.2.11
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.2.12
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.2.12.2
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.2.12.3
Перепишем это выражение.
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 4.1.3.4
Объединим и .
Этап 4.1.3.5
Объединим и .
Этап 4.1.3.6
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.3.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.6.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.3.6.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.6.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.3.6.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 4.1.3.6.2.4
Разделим на .
Этап 4.1.4
Изменим порядок членов.
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
Найдем НОК знаменателей членов уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.1
Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.
Этап 5.2.2
НОК единицы и любого выражения есть это выражение.
Этап 5.3
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.1
Умножим каждый член на .
Этап 5.3.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1.1.1
Перенесем .
Этап 5.3.2.1.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.3.2.1.1.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 5.3.2.1.1.4
Объединим и .
Этап 5.3.2.1.1.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 5.3.2.1.1.6
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1.1.6.1
Умножим на .
Этап 5.3.2.1.1.6.2
Добавим и .
Этап 5.3.2.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.2.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.2.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.3.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.3.1
Умножим на .
Этап 5.4
Решим уравнение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 5.4.2
Возведем обе части уравнения в степень , чтобы исключить дробный показатель в левой части.
Этап 5.4.3
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.3.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.3.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 5.4.3.1.2
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.3.1.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.4.3.1.2.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.3.1.2.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.3.1.2.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.4.3.1.2.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.3.1.2.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.3.1.2.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.4.3.1.3
Упростим.
Этап 5.4.3.1.4
Изменим порядок множителей в .
Этап 5.4.4
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.4.4.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.4.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.4.2.2
Разделим на .
Этап 6
Найдем значения, при которых производная не определена.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Преобразуем выражения, перейдя от дробных степеней к радикалам.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1.1
Применим правило , чтобы представить возведение в степень в виде радикала.
Этап 6.1.2
Любое число, возведенное в степень , является основанием.
Этап 6.2
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1
Чтобы избавиться от радикала в левой части уравнения, возведем обе части уравнения в квадрат.
Этап 6.3.2
Упростим каждую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1
С помощью запишем в виде .
Этап 6.3.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.2.1.1
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.2.1.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 6.3.2.2.1.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.2.1.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.2.2.1.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.3.2.2.1.2
Упростим.
Этап 6.3.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.3.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 6.4
Зададим подкоренное выражение в меньшим , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.5
Уравнение не определено, если знаменатель равен , аргумент под знаком квадратного корня меньше или аргумент под знаком логарифма меньше или равен .
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
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.2
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.2.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.2.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 9.2.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 9.2.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 9.2.3
Объединим и .
Этап 9.2.4
Умножим на .
Этап 9.3
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.3.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.3.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 9.3.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 9.3.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 9.3.3
Объединим и .
Этап 9.3.4
Умножим на .
Этап 9.4
Объединим и .
Этап 9.5
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 9.6
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.6.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.6.2
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.6.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.6.2.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.6.2.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 9.6.2.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 9.6.2.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.6.2.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.6.2.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.6.2.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.6.3
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.6.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.6.3.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.6.3.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 9.6.3.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 9.6.3.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.6.3.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.6.3.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.6.3.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.7
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 9.8
Используем правило частного степеней .
Этап 9.9
Разделим на .
Этап 9.10
Умножим на .
Этап 10
 — локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
 — локальный максимум
Этап 11
Найдем значение y, если .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.2
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.2.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.2.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.2.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.3
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.3.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.3.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.3.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.4
Объединим и .
Этап 11.2.1.5
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.6
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.6.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.6.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.6.2.1
Объединим и .
Этап 11.2.1.6.2.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.7
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.7.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.7.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.7.2.1
Объединим и .
Этап 11.2.1.7.2.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.8
Умножим на .
Этап 11.2.1.9
Перенесем влево от .
Этап 11.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 11.2.3
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.3.1
Умножим на .
Этап 11.2.3.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.3.2.1
Перенесем .
Этап 11.2.3.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 11.2.3.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.3.2.4
Добавим и .
Этап 11.2.3.3
Изменим порядок множителей в .
Этап 11.2.4
Сократим выражение, путем отбрасывания общих множителей.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.4.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.4.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.4.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.4.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.5
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.5.1
Умножим на .
Этап 11.2.5.2
Найдем экспоненту.
Этап 11.2.5.3
Умножим на .
Этап 11.2.6
Упростим с помощью разложения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.6.2
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.6.3
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.6.4
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.6.4.1
Перепишем в виде .
Этап 11.2.6.4.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 11.2.7
Окончательный ответ: .
Этап 12
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 13
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.1.1
Перепишем в виде .
Этап 13.1.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 13.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 13.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 13.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 13.3
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 13.4
Выражение содержит деление на . Выражение не определено.
Неопределенные
Неопределенные
Этап 14
Так как первая производная не изменила знак, локальные экстремумы отсутствуют.
Нет локальных экстремумов
Этап 15