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
Найдем значение .
Этап 1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.4.3
Умножим на .
Этап 1.5
Найдем значение .
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
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 1.6.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.6.2
Добавим и .
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.3
Умножим на .
Этап 2.4
Найдем значение .
Этап 2.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.4.3
Умножим на .
Этап 2.5
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 2.5.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.5.2
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
Найдем значение .
Этап 4.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.4.3
Умножим на .
Этап 4.1.5
Найдем значение .
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
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 4.1.6.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.6.2
Добавим и .
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Разложим на множители, используя теорему о рациональных корнях.
Этап 5.2.1
Если у многочленной функции целые коэффициенты, то каждый рациональный ноль будет иметь вид , где — делитель константы, а — делитель старшего коэффициента.
Этап 5.2.2
Найдем все комбинации . Это ― возможные корни многочлена.
Этап 5.2.3
Подставим и упростим выражение. В этом случае выражение равно , поэтому является корнем многочлена.
Этап 5.2.3.1
Подставим в многочлен.
Этап 5.2.3.2
Возведем в степень .
Этап 5.2.3.3
Умножим на .
Этап 5.2.3.4
Возведем в степень .
Этап 5.2.3.5
Умножим на .
Этап 5.2.3.6
Вычтем из .
Этап 5.2.3.7
Умножим на .
Этап 5.2.3.8
Добавим и .
Этап 5.2.3.9
Вычтем из .
Этап 5.2.4
Поскольку — известный корень, разделим многочлен на , чтобы найти частное многочленов. Этот многочлен можно будет использовать, чтобы найти оставшиеся корни.
Этап 5.2.5
Разделим на .
Этап 5.2.5.1
Подготовим многочлены к делению. Если слагаемые представляют не все экспоненты, добавим отсутствующий член со значением .
| - | - | + | - |
Этап 5.2.5.2
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
| - | - | + | - |
Этап 5.2.5.3
Умножим новое частное на делитель.
| - | - | + | - | ||||||||
| + | - |
Этап 5.2.5.4
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + |
Этап 5.2.5.5
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - |
Этап 5.2.5.6
Вынесем следующие члены из исходного делимого в текущее делимое.
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + |
Этап 5.2.5.7
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
| - | |||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + |
Этап 5.2.5.8
Умножим новое частное на делитель.
| - | |||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + |
Этап 5.2.5.9
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
| - | |||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
| + | - |
Этап 5.2.5.10
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
| - | |||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| + |
Этап 5.2.5.11
Вынесем следующие члены из исходного делимого в текущее делимое.
| - | |||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| + | - |
Этап 5.2.5.12
Разделим член с максимальной степенью в делимом на член с максимальной степенью в делителе .
| - | + | ||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| + | - |
Этап 5.2.5.13
Умножим новое частное на делитель.
| - | + | ||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| + | - |
Этап 5.2.5.14
Выражение необходимо вычесть из делимого, поэтому изменим все знаки в .
| - | + | ||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| - | + |
Этап 5.2.5.15
После изменения знаков добавим последнее делимое из умноженного многочлена, чтобы найти новое делимое.
| - | + | ||||||||||
| - | - | + | - | ||||||||
| - | + | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| + | - | ||||||||||
| - | + | ||||||||||
Этап 5.2.5.16
Поскольку остаток равен , окончательным ответом является частное.
Этап 5.2.6
Запишем в виде набора множителей.
Этап 5.3
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 5.4
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 5.4.1
Приравняем к .
Этап 5.4.2
Решим относительно .
Этап 5.4.2.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.4.2.2
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.4.2.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.4.2.2.2
Упростим левую часть.
Этап 5.4.2.2.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.4.2.2.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.2.2.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.5
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 5.5.1
Приравняем к .
Этап 5.5.2
Решим относительно .
Этап 5.5.2.1
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 5.5.2.2
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 5.5.2.3
Упростим.
Этап 5.5.2.3.1
Упростим числитель.
Этап 5.5.2.3.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.5.2.3.1.2
Умножим .
Этап 5.5.2.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.5.2.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.5.2.3.1.3
Вычтем из .
Этап 5.5.2.3.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.5.2.3.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.2.3.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.5.2.3.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.5.2.3.2
Умножим на .
Этап 5.5.2.3.3
Упростим .
Этап 5.5.2.4
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.5.2.4.1
Упростим числитель.
Этап 5.5.2.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.5.2.4.1.2
Умножим .
Этап 5.5.2.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.5.2.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.5.2.4.1.3
Вычтем из .
Этап 5.5.2.4.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.5.2.4.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.2.4.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.5.2.4.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.5.2.4.2
Умножим на .
Этап 5.5.2.4.3
Упростим .
Этап 5.5.2.4.4
Заменим на .
Этап 5.5.2.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.5.2.5.1
Упростим числитель.
Этап 5.5.2.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.5.2.5.1.2
Умножим .
Этап 5.5.2.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.5.2.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.5.2.5.1.3
Вычтем из .
Этап 5.5.2.5.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.5.2.5.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.2.5.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 5.5.2.5.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.5.2.5.2
Умножим на .
Этап 5.5.2.5.3
Упростим .
Этап 5.5.2.5.4
Заменим на .
Этап 5.5.2.6
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 5.6
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
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
Этап 9.1
Упростим каждый член.
Этап 9.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.2
Возведем в степень .
Этап 9.1.3
Возведем в степень .
Этап 9.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.5
Умножим на .
Этап 9.1.6
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.6.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.6.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.7
Умножим на .
Этап 9.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 9.2.1
Вычтем из .
Этап 9.2.2
Добавим и .
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
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.3
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.5
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.6
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.7
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.8
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.8.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.8.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.9
Умножим на .
Этап 11.2.1.10
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.11
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.12
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.13
Умножим .
Этап 11.2.1.13.1
Объединим и .
Этап 11.2.1.13.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.14
Умножим .
Этап 11.2.1.14.1
Объединим и .
Этап 11.2.1.14.2
Умножим на .
Этап 11.2.1.15
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 11.2.2
Объединим дроби.
Этап 11.2.2.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.2.2
Добавим и .
Этап 11.2.3
Найдем общий знаменатель.
Этап 11.2.3.1
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 11.2.3.2
Умножим на .
Этап 11.2.3.3
Умножим на .
Этап 11.2.3.4
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 11.2.3.5
Умножим на .
Этап 11.2.3.6
Умножим на .
Этап 11.2.3.7
Умножим на .
Этап 11.2.3.8
Умножим на .
Этап 11.2.3.9
Умножим на .
Этап 11.2.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 11.2.5
Упростим каждый член.
Этап 11.2.5.1
Умножим на .
Этап 11.2.5.2
Умножим на .
Этап 11.2.5.3
Умножим на .
Этап 11.2.6
Упростим выражение.
Этап 11.2.6.1
Добавим и .
Этап 11.2.6.2
Добавим и .
Этап 11.2.6.3
Вычтем из .
Этап 11.2.6.4
Разделим на .
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 каждый член.
Этап 13.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 13.1.2
Возведем в степень .
Этап 13.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 13.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 13.1.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 13.1.4
Перепишем в виде .
Этап 13.1.5
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 13.1.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.5.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.5.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.6
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 13.1.6.1
Упростим каждый член.
Этап 13.1.6.1.1
Умножим на .
Этап 13.1.6.1.2
Перенесем влево от .
Этап 13.1.6.1.3
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 13.1.6.1.4
Умножим на .
Этап 13.1.6.1.5
Перепишем в виде .
Этап 13.1.6.1.6
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 13.1.6.2
Добавим и .
Этап 13.1.6.3
Добавим и .
Этап 13.1.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.8
Умножим на .
Этап 13.1.9
Умножим на .
Этап 13.1.10
Сократим общий множитель .
Этап 13.1.10.1
Вынесем множитель из .
Этап 13.1.10.2
Сократим общий множитель.
Этап 13.1.10.3
Перепишем это выражение.
Этап 13.1.11
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 13.1.12
Умножим на .
Этап 13.2
Упростим путем добавления членов.
Этап 13.2.1
Вычтем из .
Этап 13.2.2
Добавим и .
Этап 13.2.3
Вычтем из .
Этап 14
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 15
Этап 15.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 15.2
Упростим результат.
Этап 15.2.1
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.4
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 15.2.1.5
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.5.1
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.5.2
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.5.3
Умножим на .
Этап 15.2.1.5.4
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.5.5
Умножим на .
Этап 15.2.1.5.6
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.5.6.1
С помощью запишем в виде .
Этап 15.2.1.5.6.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 15.2.1.5.6.3
Объединим и .
Этап 15.2.1.5.6.4
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.5.6.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.5.6.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.5.6.5
Найдем экспоненту.
Этап 15.2.1.5.7
Умножим на .
Этап 15.2.1.5.8
Умножим на .
Этап 15.2.1.5.9
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.5.10
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.5.11
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.5.11.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.5.11.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.5.12
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 15.2.1.5.13
Умножим на .
Этап 15.2.1.5.14
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.5.14.1
С помощью запишем в виде .
Этап 15.2.1.5.14.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 15.2.1.5.14.3
Объединим и .
Этап 15.2.1.5.14.4
Сократим общий множитель и .
Этап 15.2.1.5.14.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.5.14.4.2
Сократим общие множители.
Этап 15.2.1.5.14.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.5.14.4.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.5.14.4.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.5.14.4.2.4
Разделим на .
Этап 15.2.1.5.15
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.6
Добавим и .
Этап 15.2.1.7
Добавим и .
Этап 15.2.1.8
Добавим и .
Этап 15.2.1.9
Сократим общий множитель и .
Этап 15.2.1.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.9.2
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.9.3
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.9.4
Сократим общие множители.
Этап 15.2.1.9.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.9.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.9.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.10
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.11
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.12
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.12.2
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.12.3
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.12.4
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.13
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 15.2.1.14
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.14.1
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.14.2
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.14.3
Умножим на .
Этап 15.2.1.14.4
Умножим на .
Этап 15.2.1.14.5
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.14.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 15.2.1.14.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 15.2.1.14.5.3
Объединим и .
Этап 15.2.1.14.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 15.2.1.14.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.14.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.14.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 15.2.1.14.6
Умножим на .
Этап 15.2.1.14.7
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.14.8
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.14.9
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.14.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.14.9.2
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.14.10
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 15.2.1.15
Добавим и .
Этап 15.2.1.16
Добавим и .
Этап 15.2.1.17
Сократим общий множитель и .
Этап 15.2.1.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.17.2
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.17.3
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.17.4
Сократим общие множители.
Этап 15.2.1.17.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.17.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.17.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.17.4.4
Разделим на .
Этап 15.2.1.18
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.19
Умножим на .
Этап 15.2.1.20
Умножим на .
Этап 15.2.1.21
Применим правило умножения к .
Этап 15.2.1.22
Возведем в степень .
Этап 15.2.1.23
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.24
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 15.2.1.24.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.24.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.24.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.1.25
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 15.2.1.25.1
Упростим каждый член.
Этап 15.2.1.25.1.1
Умножим на .
Этап 15.2.1.25.1.2
Перенесем влево от .
Этап 15.2.1.25.1.3
Объединим, используя правило умножения для радикалов.
Этап 15.2.1.25.1.4
Умножим на .
Этап 15.2.1.25.1.5
Перепишем в виде .
Этап 15.2.1.25.1.6
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 15.2.1.25.2
Добавим и .
Этап 15.2.1.25.3
Добавим и .
Этап 15.2.1.26
Сократим общий множитель и .
Этап 15.2.1.26.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.26.2
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.26.3
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.26.4
Сократим общие множители.
Этап 15.2.1.26.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.1.26.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 15.2.1.26.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 15.2.1.27
Объединим и .
Этап 15.2.1.28
Объединим и .
Этап 15.2.1.29
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 15.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 15.2.3
Объединим и .
Этап 15.2.4
Упростим выражение.
Этап 15.2.4.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 15.2.4.2
Умножим на .
Этап 15.2.4.3
Вычтем из .
Этап 15.2.5
Найдем общий знаменатель.
Этап 15.2.5.1
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 15.2.5.2
Умножим на .
Этап 15.2.5.3
Умножим на .
Этап 15.2.5.4
Умножим на .
Этап 15.2.5.5
Умножим на .
Этап 15.2.5.6
Умножим на .
Этап 15.2.5.7
Умножим на .
Этап 15.2.5.8
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 15.2.5.9
Умножим на .
Этап 15.2.5.10
Умножим на .
Этап 15.2.5.11
Изменим порядок множителей в .
Этап 15.2.5.12
Умножим на .
Этап 15.2.5.13
Умножим на .
Этап 15.2.6
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 15.2.7
Упростим каждый член.
Этап 15.2.7.1
Умножим на .
Этап 15.2.7.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.7.3
Умножим на .
Этап 15.2.7.4
Умножим на .
Этап 15.2.7.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.7.6
Умножим на .
Этап 15.2.7.7
Умножим на .
Этап 15.2.7.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.7.9
Умножим на .
Этап 15.2.7.10
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 15.2.7.11
Умножим на .
Этап 15.2.7.12
Умножим на .
Этап 15.2.7.13
Умножим на .
Этап 15.2.8
Упростим члены.
Этап 15.2.8.1
Добавим и .
Этап 15.2.8.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 15.2.8.2.1
Вычтем из .
Этап 15.2.8.2.2
Добавим и .
Этап 15.2.8.3
Вычтем из .
Этап 15.2.8.4
Добавим и .
Этап 15.2.8.5
Вычтем из .
Этап 15.2.8.6
Перепишем в виде .
Этап 15.2.8.7
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.8.8
Вынесем множитель из .
Этап 15.2.8.9
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 15.2.9
Окончательный ответ: .
Этап 16
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 17
Этап 17.1
Упростим каждый член.
Этап 17.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 17.1.2
Возведем в степень .
Этап 17.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 17.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 17.1.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 17.1.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 17.1.4
Перепишем в виде .
Этап 17.1.5
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 17.1.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 17.1.5.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 17.1.5.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 17.1.6
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 17.1.6.1
Упростим каждый член.
Этап 17.1.6.1.1
Умножим на .
Этап 17.1.6.1.2
Умножим на .
Этап 17.1.6.1.3
Умножим на .
Этап 17.1.6.1.4
Умножим .
Этап 17.1.6.1.4.1
Умножим на .
Этап 17.1.6.1.4.2
Умножим на .
Этап 17.1.6.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 17.1.6.1.4.4
Возведем в степень .
Этап 17.1.6.1.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 17.1.6.1.4.6
Добавим и .
Этап 17.1.6.1.5
Перепишем в виде .
Этап 17.1.6.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 17.1.6.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 17.1.6.1.5.3
Объединим и .
Этап 17.1.6.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 17.1.6.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 17.1.6.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 17.1.6.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 17.1.6.2
Добавим и .
Этап 17.1.6.3
Вычтем из .
Этап 17.1.7
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 17.1.8
Умножим на .
Этап 17.1.9
Умножим на .
Этап 17.1.10
Сократим общий множитель .
Этап 17.1.10.1
Вынесем множитель из .
Этап 17.1.10.2
Сократим общий множитель.
Этап 17.1.10.3
Перепишем это выражение.
Этап 17.1.11
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 17.1.12
Умножим на .
Этап 17.1.13
Умножим на .
Этап 17.2
Упростим путем добавления членов.
Этап 17.2.1
Вычтем из .
Этап 17.2.2
Добавим и .
Этап 17.2.3
Добавим и .
Этап 18
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 19
Этап 19.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 19.2
Упростим результат.
Этап 19.2.1
Упростим каждый член.
Этап 19.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 19.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.3
Сократим общий множитель .
Этап 19.2.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.3.2
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.3.3
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.4
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 19.2.1.5
Упростим каждый член.
Этап 19.2.1.5.1
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.5.2
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.5.3
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.4
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.5
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.5.6
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.7
Применим правило умножения к .
Этап 19.2.1.5.8
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.5.9
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.10
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.5.10.1
С помощью запишем в виде .
Этап 19.2.1.5.10.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 19.2.1.5.10.3
Объединим и .
Этап 19.2.1.5.10.4
Сократим общий множитель .
Этап 19.2.1.5.10.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.5.10.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.5.10.5
Найдем экспоненту.
Этап 19.2.1.5.11
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.12
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.13
Применим правило умножения к .
Этап 19.2.1.5.14
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.5.15
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.5.16
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.5.17
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.5.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.5.17.2
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.5.18
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 19.2.1.5.19
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.20
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.21
Применим правило умножения к .
Этап 19.2.1.5.22
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.5.23
Умножим на .
Этап 19.2.1.5.24
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.5.24.1
С помощью запишем в виде .
Этап 19.2.1.5.24.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 19.2.1.5.24.3
Объединим и .
Этап 19.2.1.5.24.4
Сократим общий множитель и .
Этап 19.2.1.5.24.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.5.24.4.2
Сократим общие множители.
Этап 19.2.1.5.24.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.5.24.4.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.5.24.4.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.5.24.4.2.4
Разделим на .
Этап 19.2.1.5.25
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.6
Добавим и .
Этап 19.2.1.7
Добавим и .
Этап 19.2.1.8
Вычтем из .
Этап 19.2.1.9
Сократим общий множитель и .
Этап 19.2.1.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.9.2
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.9.3
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.9.4
Сократим общие множители.
Этап 19.2.1.9.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.9.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.9.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.10
Применим правило умножения к .
Этап 19.2.1.11
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.12
Сократим общий множитель .
Этап 19.2.1.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.12.2
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.12.3
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.12.4
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.13
Воспользуемся бином Ньютона.
Этап 19.2.1.14
Упростим каждый член.
Этап 19.2.1.14.1
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.14.2
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.14.3
Умножим на .
Этап 19.2.1.14.4
Умножим на .
Этап 19.2.1.14.5
Умножим на .
Этап 19.2.1.14.6
Применим правило умножения к .
Этап 19.2.1.14.7
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.14.8
Умножим на .
Этап 19.2.1.14.9
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.14.9.1
С помощью запишем в виде .
Этап 19.2.1.14.9.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 19.2.1.14.9.3
Объединим и .
Этап 19.2.1.14.9.4
Сократим общий множитель .
Этап 19.2.1.14.9.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.14.9.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.14.9.5
Найдем экспоненту.
Этап 19.2.1.14.10
Умножим на .
Этап 19.2.1.14.11
Применим правило умножения к .
Этап 19.2.1.14.12
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.14.13
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.14.14
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.14.15
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.14.15.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.14.15.2
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.14.16
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 19.2.1.14.17
Умножим на .
Этап 19.2.1.15
Добавим и .
Этап 19.2.1.16
Вычтем из .
Этап 19.2.1.17
Сократим общий множитель и .
Этап 19.2.1.17.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.17.2
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.17.3
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.17.4
Сократим общие множители.
Этап 19.2.1.17.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.17.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.17.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.17.4.4
Разделим на .
Этап 19.2.1.18
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 19.2.1.19
Умножим на .
Этап 19.2.1.20
Умножим на .
Этап 19.2.1.21
Применим правило умножения к .
Этап 19.2.1.22
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.23
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.24
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 19.2.1.24.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 19.2.1.24.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 19.2.1.24.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 19.2.1.25
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 19.2.1.25.1
Упростим каждый член.
Этап 19.2.1.25.1.1
Умножим на .
Этап 19.2.1.25.1.2
Умножим на .
Этап 19.2.1.25.1.3
Умножим на .
Этап 19.2.1.25.1.4
Умножим .
Этап 19.2.1.25.1.4.1
Умножим на .
Этап 19.2.1.25.1.4.2
Умножим на .
Этап 19.2.1.25.1.4.3
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.25.1.4.4
Возведем в степень .
Этап 19.2.1.25.1.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 19.2.1.25.1.4.6
Добавим и .
Этап 19.2.1.25.1.5
Перепишем в виде .
Этап 19.2.1.25.1.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 19.2.1.25.1.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 19.2.1.25.1.5.3
Объединим и .
Этап 19.2.1.25.1.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 19.2.1.25.1.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.25.1.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.25.1.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 19.2.1.25.2
Добавим и .
Этап 19.2.1.25.3
Вычтем из .
Этап 19.2.1.26
Сократим общий множитель и .
Этап 19.2.1.26.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.26.2
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.26.3
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.26.4
Сократим общие множители.
Этап 19.2.1.26.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.1.26.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 19.2.1.26.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 19.2.1.27
Объединим и .
Этап 19.2.1.28
Объединим и .
Этап 19.2.1.29
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 19.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 19.2.3
Объединим и .
Этап 19.2.4
Упростим выражение.
Этап 19.2.4.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 19.2.4.2
Умножим на .
Этап 19.2.4.3
Вычтем из .
Этап 19.2.5
Найдем общий знаменатель.
Этап 19.2.5.1
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 19.2.5.2
Умножим на .
Этап 19.2.5.3
Умножим на .
Этап 19.2.5.4
Умножим на .
Этап 19.2.5.5
Умножим на .
Этап 19.2.5.6
Умножим на .
Этап 19.2.5.7
Умножим на .
Этап 19.2.5.8
Запишем в виде дроби со знаменателем .
Этап 19.2.5.9
Умножим на .
Этап 19.2.5.10
Умножим на .
Этап 19.2.5.11
Изменим порядок множителей в .
Этап 19.2.5.12
Умножим на .
Этап 19.2.5.13
Умножим на .
Этап 19.2.6
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 19.2.7
Упростим каждый член.
Этап 19.2.7.1
Умножим на .
Этап 19.2.7.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 19.2.7.3
Умножим на .
Этап 19.2.7.4
Умножим на .
Этап 19.2.7.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 19.2.7.6
Умножим на .
Этап 19.2.7.7
Умножим на .
Этап 19.2.7.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 19.2.7.9
Умножим на .
Этап 19.2.7.10
Умножим на .
Этап 19.2.7.11
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 19.2.7.12
Умножим на .
Этап 19.2.7.13
Умножим на .
Этап 19.2.7.14
Умножим на .
Этап 19.2.8
Упростим члены.
Этап 19.2.8.1
Добавим и .
Этап 19.2.8.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 19.2.8.2.1
Вычтем из .
Этап 19.2.8.2.2
Добавим и .
Этап 19.2.8.3
Добавим и .
Этап 19.2.8.4
Вычтем из .
Этап 19.2.8.5
Добавим и .
Этап 19.2.8.6
Перепишем в виде .
Этап 19.2.8.7
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.8.8
Вынесем множитель из .
Этап 19.2.8.9
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 19.2.9
Окончательный ответ: .
Этап 20
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
— локальный минимум
— локальный минимум
Этап 21