Математический анализ Примеры

Найти локальный максимум и минимум f(x)=x^-1+xy-8y^-1
Этап 1
Найдем первую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 1.2
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
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
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.4.1
Объединим и .
Этап 1.4.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 1.4.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.5.1
Добавим и .
Этап 1.5.2
Изменим порядок членов.
Этап 1.5.3
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2
Найдем вторую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.2
Перепишем в виде .
Этап 2.2.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.5
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.6
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.6.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.2.6.2
Умножим на .
Этап 2.2.7
Умножим на .
Этап 2.2.8
Возведем в степень .
Этап 2.2.9
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.10
Вычтем из .
Этап 2.2.11
Умножим на .
Этап 2.2.12
Умножим на .
Этап 2.2.13
Добавим и .
Этап 2.3
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.3.2
Объединим термины.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.3.2.1
Объединим и .
Этап 2.3.2.2
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
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 4.1.2
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
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
Найдем значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.4.1
Объединим и .
Этап 4.1.4.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 4.1.4.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.5.1
Добавим и .
Этап 4.1.5.2
Изменим порядок членов.
Этап 4.1.5.3
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
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
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 5.3
Найдем НОК знаменателей членов уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.3.1
Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.
Этап 5.3.2
НОК единицы и любого выражения есть это выражение.
Этап 5.4
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.1
Умножим каждый член на .
Этап 5.4.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.4.2.1.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 5.4.2.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.4.2.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.5
Решим уравнение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 5.5.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.5.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.2.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 5.5.2.2.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.2.2.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.2.2.2.2
Разделим на .
Этап 5.5.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.2.3.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 5.5.3
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 5.5.4
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.4.1
Перепишем в виде .
Этап 5.5.4.2
Любой корень из равен .
Этап 5.5.4.3
Умножим на .
Этап 5.5.4.4
Объединим и упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.4.4.1
Умножим на .
Этап 5.5.4.4.2
Возведем в степень .
Этап 5.5.4.4.3
Возведем в степень .
Этап 5.5.4.4.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 5.5.4.4.5
Добавим и .
Этап 5.5.4.4.6
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.4.4.6.1
С помощью запишем в виде .
Этап 5.5.4.4.6.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.5.4.4.6.3
Объединим и .
Этап 5.5.4.4.6.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.4.4.6.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.4.4.6.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.5.4.4.6.5
Упростим.
Этап 5.5.5
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.5.5.1
Сначала с помощью положительного значения найдем первое решение.
Этап 5.5.5.2
Затем, используя отрицательное значение , найдем второе решение.
Этап 5.5.5.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 6
Найдем значения, при которых производная не определена.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.2
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 6.2.2
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.2.1
Перепишем в виде .
Этап 6.2.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 6.2.2.3
Плюс или минус равно .
Этап 6.3
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
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.2
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1.2.1
Перепишем в виде .
Этап 9.1.2.2
Вынесем за скобки.
Этап 9.1.2.3
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 9.1.3
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.3.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.1.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.3.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.3.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.2
Умножим числитель на величину, обратную знаменателю.
Этап 9.3
Умножим на .
Этап 9.4
Объединим и упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.4.1
Умножим на .
Этап 9.4.2
Возведем в степень .
Этап 9.4.3
Возведем в степень .
Этап 9.4.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 9.4.5
Добавим и .
Этап 9.4.6
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.4.6.1
С помощью запишем в виде .
Этап 9.4.6.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 9.4.6.3
Объединим и .
Этап 9.4.6.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.4.6.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 9.4.6.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 9.4.6.5
Упростим.
Этап 9.5
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.5.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 9.5.2.1
Возведем в степень .
Этап 9.5.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 9.5.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 9.5.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 9.5.2.5
Разделим на .
Этап 10
Так как первая производная не изменила знак, локальные экстремумы отсутствуют.
Нет локальных экстремумов
Этап 11