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
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
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
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.7
Объединим термины.
Этап 1.7.1
Добавим и .
Этап 1.7.2
Добавим и .
Этап 1.7.3
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
Продифференцируем, используя правило константы.
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.
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
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
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
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.7
Объединим термины.
Этап 4.1.7.1
Добавим и .
Этап 4.1.7.2
Добавим и .
Этап 4.1.7.3
Добавим и .
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
Добавим к обеим частям 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
Упростим каждый член.
Этап 5.3.3.1.1
Сократим общий множитель и .
Этап 5.3.3.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3.1.1.2
Сократим общие множители.
Этап 5.3.3.1.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3.1.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.3.1.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.3.3.1.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.3.3.1.3
Сократим общий множитель и .
Этап 5.3.3.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3.1.3.2
Сократим общие множители.
Этап 5.3.3.1.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.3.1.3.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.3.1.3.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.3.3.1.4
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 максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 10
Этап 10.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.2
Упростим результат.
Этап 10.2.1
Упростим члены.
Этап 10.2.1.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.1.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.1.1.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 10.2.1.1.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.1.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.1.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.1.3
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 10.2.1.1.3.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.1.3.1.1
Умножим .
Этап 10.2.1.1.3.1.1.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.1.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.1.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.1.5
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.1.3.1.1.6
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.1.3.1.1.7
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.1.3.1.1.8
Добавим и .
Этап 10.2.1.1.3.1.1.9
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.2
Умножим .
Этап 10.2.1.1.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.2.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.2.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.2.5
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.3
Умножим .
Этап 10.2.1.1.3.1.3.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.3.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.3.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.3.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.3.5
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.4
Умножим .
Этап 10.2.1.1.3.1.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.4.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.4.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.4.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.1.4.5
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.3.2
Добавим и .
Этап 10.2.1.1.4
Умножим .
Этап 10.2.1.1.4.1
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.4.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.1.6
Упростим.
Этап 10.2.1.1.6.1
Сократим общий множитель .
Этап 10.2.1.1.6.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.1.6.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.1.6.1.3
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.1.6.1.4
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.1.6.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.6.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.6.4
Сократим общий множитель .
Этап 10.2.1.1.6.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.1.6.4.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.1.6.4.3
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.1.6.4.4
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.1.6.5
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.6.6
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.6.7
Сократим общий множитель .
Этап 10.2.1.1.6.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.1.6.7.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.1.6.7.3
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.1.6.7.4
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.1.6.8
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.6.9
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.7
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.1.7.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.1.7.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.1.7.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.1.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.1.9
Умножим .
Этап 10.2.1.1.9.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.9.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.9.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.10
Умножим .
Этап 10.2.1.1.10.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.10.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.10.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.11
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.1.12
Умножим .
Этап 10.2.1.1.12.1
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.12.2
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.1.12.3
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.1.12.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.1.12.5
Добавим и .
Этап 10.2.1.1.13
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.14
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.1.15
Умножим .
Этап 10.2.1.1.15.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.15.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.15.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.16
Умножим .
Этап 10.2.1.1.16.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.1.16.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.1.16.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.2
Упростим члены.
Этап 10.2.1.2.1
Объединим противоположные члены в .
Этап 10.2.1.2.1.1
Добавим и .
Этап 10.2.1.2.1.2
Добавим и .
Этап 10.2.1.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.1.2.3
Добавим и .
Этап 10.2.1.2.4
Добавим и .
Этап 10.2.2
Упростим числитель.
Этап 10.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.2.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.2.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.2.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.2.1.4
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.2.1.5
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.2.2
Разложим на множители, используя правило полных квадратов.
Этап 10.2.2.2.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.2.2.2
Перепишем в виде .
Этап 10.2.2.2.3
Проверим, чтобы средний член был равен удвоенному произведению корней из первого и третьего членов.
Этап 10.2.2.2.4
Перепишем многочлен.
Этап 10.2.2.2.5
Разложим на множители, используя правило выделения полного квадрата из квадратного трехчлена , где и .
Этап 10.2.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.4
Упростим члены.
Этап 10.2.4.1
Объединим и .
Этап 10.2.4.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.5
Упростим числитель.
Этап 10.2.5.1
Умножим на .
Этап 10.2.5.2
Перепишем в виде .
Этап 10.2.5.3
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 10.2.5.3.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.5.3.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.5.3.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.5.4
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 10.2.5.4.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.5.4.1.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 10.2.5.4.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 10.2.5.4.1.2.1
Перенесем .
Этап 10.2.5.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.5.4.1.3
Умножим на .
Этап 10.2.5.4.1.4
Умножим на .
Этап 10.2.5.4.1.5
Умножим на .
Этап 10.2.5.4.1.6
Умножим на .
Этап 10.2.5.4.2
Добавим и .
Этап 10.2.5.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.5.6
Упростим.
Этап 10.2.5.6.1
Умножим на .
Этап 10.2.5.6.2
Умножим на .
Этап 10.2.5.6.3
Умножим на .
Этап 10.2.5.7
Добавим и .
Этап 10.2.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.7
Упростим члены.
Этап 10.2.7.1
Объединим и .
Этап 10.2.7.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.8
Упростим числитель.
Этап 10.2.8.1
Умножим на .
Этап 10.2.8.2
Добавим и .
Этап 10.2.9
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.10
Упростим члены.
Этап 10.2.10.1
Объединим и .
Этап 10.2.10.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.11
Упростим числитель.
Этап 10.2.11.1
Умножим на .
Этап 10.2.11.2
Добавим и .
Этап 10.2.11.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.11.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.11.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.11.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.11.3.4
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.11.3.5
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.12
Упростим с помощью разложения.
Этап 10.2.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.12.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.12.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.12.4
Перепишем в виде .
Этап 10.2.12.5
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.12.6
Упростим выражение.
Этап 10.2.12.6.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.12.6.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.13
Окончательный ответ: .
Этап 11
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
Этап 12