Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Продифференцируем.
Этап 1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.1.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
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
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.4.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.5
Объединим термины.
Этап 1.5.1
Добавим и .
Этап 1.5.2
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
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
Продифференцируем.
Этап 4.1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.1.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
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
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 4.1.4.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.4.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.5
Объединим термины.
Этап 4.1.5.1
Добавим и .
Этап 4.1.5.2
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
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 5.2.2
Вычтем из обеих частей 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
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.3.3.1.2
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 минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 10
Этап 10.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.2
Упростим результат.
Этап 10.2.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.1.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 10.2.1.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.3
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 10.2.1.3.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.3.1.1
Умножим .
Этап 10.2.1.3.1.1.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.1.4
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.3.1.1.5
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.3.1.1.6
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.3.1.1.7
Добавим и .
Этап 10.2.1.3.1.1.8
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2
Умножим .
Этап 10.2.1.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.2.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.3
Перенесем влево от .
Этап 10.2.1.3.1.4
Умножим .
Этап 10.2.1.3.1.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.4.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.5
Умножим .
Этап 10.2.1.3.1.5.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.5.2
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.5.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.5.4
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.1.5.5
Умножим на .
Этап 10.2.1.3.2
Добавим и .
Этап 10.2.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 10.2.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.1.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.6
Умножим .
Этап 10.2.1.6.1
Объединим и .
Этап 10.2.1.6.2
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.6.3
Возведем в степень .
Этап 10.2.1.6.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.2.1.6.5
Добавим и .
Этап 10.2.1.7
Объединим и .
Этап 10.2.1.8
Перенесем влево от .
Этап 10.2.1.9
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.1.10
Умножим .
Этап 10.2.1.10.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.10.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.11
Умножим .
Этап 10.2.1.11.1
Умножим на .
Этап 10.2.1.11.2
Объединим и .
Этап 10.2.1.11.3
Умножим на .
Этап 10.2.1.12
Упростим каждый член.
Этап 10.2.1.12.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.1.12.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.2
Объединим противоположные члены в .
Этап 10.2.2.1
Вычтем из .
Этап 10.2.2.2
Добавим и .
Этап 10.2.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.4
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 10.2.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.4.2
Умножим на .
Этап 10.2.5
Упростим члены.
Этап 10.2.5.1
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.5.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.5.3
Умножим на .
Этап 10.2.5.4
Вычтем из .
Этап 10.2.6
Упростим каждый член.
Этап 10.2.6.1
Упростим числитель.
Этап 10.2.6.1.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.6.1.2
Изменим порядок и .
Этап 10.2.6.1.3
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, , где и .
Этап 10.2.6.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.6.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.7
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.8
Упростим члены.
Этап 10.2.8.1
Объединим и .
Этап 10.2.8.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.9
Упростим числитель.
Этап 10.2.9.1
Умножим на .
Этап 10.2.9.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 10.2.9.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.9.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.9.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 10.2.9.3
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 10.2.9.3.1
Упростим каждый член.
Этап 10.2.9.3.1.1
Умножим на .
Этап 10.2.9.3.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.9.3.1.3
Перенесем влево от .
Этап 10.2.9.3.1.4
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 10.2.9.3.1.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 10.2.9.3.1.5.1
Перенесем .
Этап 10.2.9.3.1.5.2
Умножим на .
Этап 10.2.9.3.2
Добавим и .
Этап 10.2.9.3.3
Добавим и .
Этап 10.2.9.4
Изменим порядок членов.
Этап 10.2.10
Объединим в одну дробь.
Этап 10.2.10.1
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 10.2.10.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.10.3
Добавим и .
Этап 10.2.11
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.12
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 10.2.12.1
Умножим на .
Этап 10.2.12.2
Умножим на .
Этап 10.2.13
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.14
Упростим числитель.
Этап 10.2.14.1
Умножим на .
Этап 10.2.14.2
Вычтем из .
Этап 10.2.15
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.16
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 10.2.16.1
Умножим на .
Этап 10.2.16.2
Умножим на .
Этап 10.2.17
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.18
Упростим числитель.
Этап 10.2.18.1
Умножим на .
Этап 10.2.18.2
Вычтем из .
Этап 10.2.19
Упростим с помощью разложения.
Этап 10.2.19.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.19.2
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.19.3
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.19.4
Перепишем в виде .
Этап 10.2.19.5
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.19.6
Упростим выражение.
Этап 10.2.19.6.1
Перепишем в виде .
Этап 10.2.19.6.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.20
Окончательный ответ: .
Этап 11
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
Этап 12