Математический анализ Примеры

Найти локальный максимум и минимум f(x)=5x^(7/4)-70x+15
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
Объединим и .
Этап 1.2.8
Объединим и .
Этап 1.2.9
Умножим на .
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 1.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.4.2
Добавим и .
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
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.2.4
Объединим и .
Этап 2.2.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.2.6
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.6.1
Умножим на .
Этап 2.2.6.2
Вычтем из .
Этап 2.2.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2.8
Объединим и .
Этап 2.2.9
Умножим на .
Этап 2.2.10
Умножим на .
Этап 2.2.11
Умножим на .
Этап 2.2.12
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.3
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.3.2
Добавим и .
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
Объединим и .
Этап 4.1.2.8
Объединим и .
Этап 4.1.2.9
Умножим на .
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 4.1.4
Продифференцируем, используя правило константы.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.4.2
Добавим и .
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
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.3
Умножим обе части уравнения на .
Этап 5.4
Упростим обе части уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.1.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.1.1.1
Объединим.
Этап 5.4.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.4.1.1.4
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.1.1.5
Разделим на .
Этап 5.4.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.2.1.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.2.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.4.2.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.2.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.4.2.1.2
Умножим на .
Этап 5.5
Возведем обе части уравнения в степень , чтобы исключить дробный показатель в левой части.
Этап 5.6
Упростим показатель степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1.1.1
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1.1.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.6.1.1.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1.1.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.6.1.1.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.6.1.1.1.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.1.1.1.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.6.1.1.1.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.6.1.1.2
Упростим.
Этап 5.6.2
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.1
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.1.1
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.1.1.1
Перепишем в виде .
Этап 5.6.2.1.1.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.6.2.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.6.2.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.6.2.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.6.2.1.3
Возведем в степень .
Этап 6
Найдем значения, при которых производная не определена.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Применим правило , чтобы представить возведение в степень в виде радикала.
Этап 6.2
Зададим подкоренное выражение в меньшим , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1
Возьмем указанный корень от обеих частей неравенства, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 6.3.2
Упростим уравнение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1.1
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 6.3.2.2
Упростим правую 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
Перепишем в виде .
Этап 6.3.2.2.1.2
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 6.4
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
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1.1
Умножим на .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1.1.1
Возведем в степень .
Этап 9.1.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 9.1.2
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 9.1.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 9.1.4
Добавим и .
Этап 9.2
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.2.1
Перепишем в виде .
Этап 9.2.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.2.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.2.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 9.2.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 9.2.4
Возведем в степень .
Этап 10
 — локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
 — локальный минимум
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
Перепишем в виде .
Этап 11.2.1.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 11.2.1.3
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.4
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.5
Умножим на .
Этап 11.2.1.6
Умножим на .
Этап 11.2.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.2.1
Вычтем из .
Этап 11.2.2.2
Добавим и .
Этап 11.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 12
Это локальные экстремумы .
 — локальный минимум
Этап 13