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
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.
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.
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 .
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 .
Этап 1.3.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.6.2
Сократим общие множители.
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
Этап 2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
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
Найдем значение .
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 .
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 .
Этап 2.3.5.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.3.5.2
Сократим общий множитель .
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.
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.
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.
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.
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
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
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.
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.
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 .
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 .
Этап 4.1.3.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.6.2
Сократим общие множители.
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
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Найдем НОК знаменателей членов уравнения.
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.
Этап 5.3.1
Умножим каждый член на .
Этап 5.3.2
Упростим левую часть.
Этап 5.3.2.1
Упростим каждый член.
Этап 5.3.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
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.
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 .
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.
Этап 5.3.3.1
Умножим на .
Этап 5.4
Решим уравнение.
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.
Этап 5.4.3.1
Упростим .
Этап 5.4.3.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 5.4.3.1.2
Перемножим экспоненты в .
Этап 5.4.3.1.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.4.3.1.2.2
Сократим общий множитель .
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 .
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.
Этап 5.4.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.4.4.2
Упростим левую часть.
Этап 5.4.4.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.4.2.2
Разделим на .
Этап 6
Этап 6.1
Преобразуем выражения, перейдя от дробных степеней к радикалам.
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 .
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.
Этап 6.3.2.1
С помощью запишем в виде .
Этап 6.3.2.2
Упростим левую часть.
Этап 6.3.2.2.1
Упростим .
Этап 6.3.2.2.1.1
Перемножим экспоненты в .
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 .
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.
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
Этап 9.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.2
Перемножим экспоненты в .
Этап 9.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.2.2
Сократим общий множитель .
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 .
Этап 9.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.3.2
Сократим общий множитель .
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.
Этап 9.6.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.6.2
Перемножим экспоненты в .
Этап 9.6.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.6.2.2
Сократим общий множитель .
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 .
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 .
Этап 9.6.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.6.3.2
Сократим общий множитель .
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 .
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
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Этап 11.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.2
Перемножим экспоненты в .
Этап 11.2.1.2.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.2.2
Сократим общий множитель .
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 .
Этап 11.2.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.3.2
Сократим общий множитель .
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 .
Этап 11.2.1.6.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.6.2
Умножим .
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 .
Этап 11.2.1.7.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.7.2
Умножим .
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 .
Этап 11.2.3.1
Умножим на .
Этап 11.2.3.2
Умножим на , сложив экспоненты.
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.
Этап 11.2.4.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.4.2
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.4.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.4.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.5
Упростим числитель.
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.
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.
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
Этап 13.1
Упростим выражение.
Этап 13.1.1
Перепишем в виде .
Этап 13.1.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 13.2
Сократим общий множитель .
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