Математический анализ Примеры

Найти локальный максимум и минимум y = cube root of 8-x^3
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Найдем первую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
С помощью запишем в виде .
Этап 2.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.4
Объединим и .
Этап 2.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.6
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.6.1
Умножим на .
Этап 2.6.2
Вычтем из .
Этап 2.7
Объединим дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.7.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.7.2
Объединим и .
Этап 2.7.3
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.8
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.10
Добавим и .
Этап 2.11
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.12
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.13
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.13.1
Умножим на .
Этап 2.13.2
Объединим и .
Этап 2.13.3
Объединим и .
Этап 2.13.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.14
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.14.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.14.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.14.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.15
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 3
Найдем вторую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 3.2
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 3.3
Продифференцируем, используя правило степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.1
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 3.3.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.1.2.1
Объединим и .
Этап 3.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 3.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.3.3
Перенесем влево от .
Этап 3.4
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.4.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 3.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.4.3
Заменим все вхождения на .
Этап 3.5
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 3.6
Объединим и .
Этап 3.7
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.8
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.8.1
Умножим на .
Этап 3.8.2
Вычтем из .
Этап 3.9
Объединим дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.9.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 3.9.2
Объединим и .
Этап 3.9.3
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 3.9.4
Объединим и .
Этап 3.10
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.11
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.12
Добавим и .
Этап 3.13
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.14
Умножим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.14.1
Умножим на .
Этап 3.14.2
Умножим на .
Этап 3.15
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.16
Объединим дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.16.1
Объединим и .
Этап 3.16.2
Умножим на .
Этап 3.16.3
Объединим и .
Этап 3.17
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.17.1
Перенесем .
Этап 3.17.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.17.3
Добавим и .
Этап 3.18
Вынесем множитель из .
Этап 3.19
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.19.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.19.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.19.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.20
Изменим порядок и .
Этап 3.21
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 3.22
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.23
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.23.1
Перенесем .
Этап 3.23.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.23.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.23.4
Добавим и .
Этап 3.23.5
Разделим на .
Этап 3.24
Упростим .
Этап 3.25
Перепишем в виде произведения.
Этап 3.26
Умножим на .
Этап 3.27
Изменим порядок членов.
Этап 3.28
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.28.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.28.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.28.3
Добавим и .
Этап 3.29
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.30
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.30.1
Умножим на .
Этап 3.30.2
Добавим и .
Этап 3.31
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.31.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.31.2
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.31.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.31.2.1.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 3.31.2.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.31.2.1.2.1
Перенесем .
Этап 3.31.2.1.2.2
Умножим на .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.31.2.1.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 3.31.2.1.2.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.31.2.1.2.3
Добавим и .
Этап 3.31.2.1.3
Умножим на .
Этап 3.31.2.1.4
Умножим на .
Этап 3.31.2.2
Объединим противоположные члены в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.31.2.2.1
Добавим и .
Этап 3.31.2.2.2
Добавим и .
Этап 4
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 5
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1.1
С помощью запишем в виде .
Этап 5.1.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 5.1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 5.1.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 5.1.4
Объединим и .
Этап 5.1.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 5.1.6
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1.6.1
Умножим на .
Этап 5.1.6.2
Вычтем из .
Этап 5.1.7
Объединим дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1.7.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.1.7.2
Объединим и .
Этап 5.1.7.3
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 5.1.8
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 5.1.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 5.1.10
Добавим и .
Этап 5.1.11
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 5.1.12
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.13
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1.13.1
Умножим на .
Этап 5.1.13.2
Объединим и .
Этап 5.1.13.3
Объединим и .
Этап 5.1.13.4
Вынесем множитель из .
Этап 5.1.14
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1.14.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.1.14.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.1.14.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.1.15
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.2
Первая производная по равна .
Этап 6
Приравняем первую производную к , затем найдем решение уравнения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Пусть первая производная равна .
Этап 6.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 6.3
Решим уравнение относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 6.3.2
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.3.2.1
Перепишем в виде .
Этап 6.3.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 6.3.2.3
Плюс или минус равно .
Этап 7
Найдем значения, при которых производная не определена.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1
Применим правило , чтобы представить возведение в степень в виде радикала.
Этап 7.2
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 7.3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.1
Чтобы избавиться от радикала в левой части уравнения, возведем обе части уравнения в куб.
Этап 7.3.2
Упростим каждую часть уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.1
С помощью запишем в виде .
Этап 7.3.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.2.1
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.2.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 7.3.2.2.1.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.2.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 7.3.2.2.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 7.3.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.2.3.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 7.3.3
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.1
Разложим левую часть уравнения на множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.1.1
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.1.2
Поскольку оба члена являются полными кубами, выполним разложение на множители, используя формулу разности кубов, , где и .
Этап 7.3.3.1.3
Возведем в степень .
Этап 7.3.3.1.4
Применим правило умножения к .
Этап 7.3.3.2
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 7.3.3.3
Приравняем к , затем решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.3.1
Приравняем к .
Этап 7.3.3.3.2
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.3.2.1
Приравняем к .
Этап 7.3.3.3.2.2
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.3.2.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 7.3.3.3.2.2.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.3.2.2.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 7.3.3.3.2.2.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.3.2.2.2.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 7.3.3.3.2.2.2.2.2
Разделим на .
Этап 7.3.3.3.2.2.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.3.2.2.2.3.1
Разделим на .
Этап 7.3.3.4
Приравняем к , затем решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.1
Приравняем к .
Этап 7.3.3.4.2
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 7.3.3.4.2.2
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.2.1
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 7.3.3.4.2.2.3
Плюс или минус равно .
Этап 7.3.3.4.2.3
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 7.3.3.4.2.4
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 7.3.3.4.2.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.5.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.3
Вычтем из .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.4
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.5
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.6
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.7
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.5.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.5.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 7.3.3.4.2.5.1.9
Перенесем влево от .
Этап 7.3.3.4.2.5.2
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.5.3
Упростим .
Этап 7.3.3.4.2.6
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.6.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.6.1.1
Возведем в степень .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.6.1.2.1
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.2.2
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.3
Вычтем из .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.4
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.5
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.6
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.7
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.6.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.6.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 7.3.3.4.2.6.1.9
Перенесем влево от .
Этап 7.3.3.4.2.6.2
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.6.3
Упростим .
Этап 7.3.3.4.2.6.4
Заменим на .
Этап 7.3.3.4.2.7
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.7.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.7.1.1
Возведем в степень .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.7.1.2.1
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.2.2
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.3
Вычтем из .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.4
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.5
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.6
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.7
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.3.3.4.2.7.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 7.3.3.4.2.7.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 7.3.3.4.2.7.1.9
Перенесем влево от .
Этап 7.3.3.4.2.7.2
Умножим на .
Этап 7.3.3.4.2.7.3
Упростим .
Этап 7.3.3.4.2.7.4
Заменим на .
Этап 7.3.3.4.2.8
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 7.3.3.5
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
Этап 7.4
Уравнение не определено, если знаменатель равен , аргумент под знаком квадратного корня меньше или аргумент под знаком логарифма меньше или равен .
Этап 8
Критические точки, которые необходимо вычислить.
Этап 9
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 10
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.1
Умножим на .
Этап 10.2
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.1.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 10.2.1.2
Умножим на .
Этап 10.2.2
Добавим и .
Этап 10.2.3
Перепишем в виде .
Этап 10.2.4
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 10.2.5
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.2.5.1
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.5.2
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.6
Возведем в степень .
Этап 10.3
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.3.1
Разделим на .
Этап 10.3.2
Умножим на .
Этап 11
Поскольку есть по крайней мере одна точка с или неопределенной второй производной, изучим изменение знака первой производной.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.1
Разобьем на отдельные интервалы в окрестности значений , при которых первая производная равна или не определена.
Этап 11.2
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 11.2.2.2
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.2.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.2.2.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 11.2.2.2.1.2
Умножим на .
Этап 11.2.2.2.2
Добавим и .
Этап 11.2.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.3
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.3.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.3.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.3.2.1
Единица в любой степени равна единице.
Этап 11.3.2.2
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.3.2.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.3.2.2.1.1
Единица в любой степени равна единице.
Этап 11.3.2.2.1.2
Умножим на .
Этап 11.3.2.2.2
Вычтем из .
Этап 11.3.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.4
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.4.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.4.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.4.2.1
Возведем в степень .
Этап 11.4.2.2
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.4.2.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 11.4.2.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 11.4.2.2.1.2
Умножим на .
Этап 11.4.2.2.2
Вычтем из .
Этап 11.4.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.5
Поскольку первая производная не меняет знак в окрестности , в этой точке нет ни локального максимума, ни локального минимума.
Не локальный максимум или минимум
Этап 11.6
Локальный минимум или минимум для не найден.
Нет локального максимума или минимума
Нет локального максимума или минимума
Этап 12