Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Применим основные правила для показателей степени.
Этап 2.1.1
С помощью запишем в виде .
Этап 2.1.2
Перепишем в виде .
Этап 2.1.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.1.3.2
Объединим и .
Этап 2.1.3.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
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.
Этап 2.6.1
Умножим на .
Этап 2.6.2
Вычтем из .
Этап 2.7
Объединим дроби.
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.10
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.11
Упростим члены.
Этап 2.11.1
Добавим и .
Этап 2.11.2
Умножим на .
Этап 2.11.3
Объединим и .
Этап 2.11.4
Объединим и .
Этап 2.11.5
Вынесем множитель из .
Этап 2.12
Сократим общие множители.
Этап 2.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.12.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.12.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.13
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 3
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.
Этап 3.3.1
Перемножим экспоненты в .
Этап 3.3.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 3.3.1.2
Сократим общий множитель .
Этап 3.3.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.3.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 3.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.3.3
Умножим на .
Этап 3.4
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
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.
Этап 3.8.1
Умножим на .
Этап 3.8.2
Вычтем из .
Этап 3.9
Объединим дроби.
Этап 3.9.1
Объединим и .
Этап 3.9.2
Объединим и .
Этап 3.10
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.11
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.12
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.13
Объединим дроби.
Этап 3.13.1
Добавим и .
Этап 3.13.2
Умножим на .
Этап 3.13.3
Объединим и .
Этап 3.13.4
Умножим на .
Этап 3.13.5
Объединим и .
Этап 3.14
Возведем в степень .
Этап 3.15
Возведем в степень .
Этап 3.16
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.17
Добавим и .
Этап 3.18
Вынесем множитель из .
Этап 3.19
Сократим общие множители.
Этап 3.19.1
Вынесем множитель из .
Этап 3.19.2
Сократим общий множитель.
Этап 3.19.3
Перепишем это выражение.
Этап 3.19.4
Разделим на .
Этап 3.20
Вынесем множитель из .
Этап 3.20.1
Перенесем .
Этап 3.20.2
Вынесем множитель из .
Этап 3.20.3
Вынесем множитель из .
Этап 3.20.4
Вынесем множитель из .
Этап 3.21
Сократим общий множитель .
Этап 3.21.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.21.2
Перепишем это выражение.
Этап 3.22
Упростим.
Этап 3.23
Вычтем из .
Этап 3.24
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 3.25
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 3.25.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.25.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 3.25.3
Объединим и .
Этап 3.25.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 3.25.5
Упростим числитель.
Этап 3.25.5.1
Умножим на .
Этап 3.25.5.2
Вычтем из .
Этап 3.26
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.27
Упростим выражение.
Этап 3.27.1
Умножим на .
Этап 3.27.2
Добавим и .
Этап 4
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 5
Этап 5.1
Найдем первую производную.
Этап 5.1.1
Применим основные правила для показателей степени.
Этап 5.1.1.1
С помощью запишем в виде .
Этап 5.1.1.2
Перепишем в виде .
Этап 5.1.1.3
Перемножим экспоненты в .
Этап 5.1.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 5.1.1.3.2
Объединим и .
Этап 5.1.1.3.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.1.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
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.
Этап 5.1.6.1
Умножим на .
Этап 5.1.6.2
Вычтем из .
Этап 5.1.7
Объединим дроби.
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.10
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 5.1.11
Упростим члены.
Этап 5.1.11.1
Добавим и .
Этап 5.1.11.2
Умножим на .
Этап 5.1.11.3
Объединим и .
Этап 5.1.11.4
Объединим и .
Этап 5.1.11.5
Вынесем множитель из .
Этап 5.1.12
Сократим общие множители.
Этап 5.1.12.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.1.12.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.1.12.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.1.13
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.2
Первая производная по равна .
Этап 6
Этап 6.1
Пусть первая производная равна .
Этап 6.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 7
Этап 7.1
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 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
Этап 10.1
Упростим числитель.
Этап 10.1.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 10.1.2
Умножим на .
Этап 10.1.3
Добавим и .
Этап 10.2
Упростим знаменатель.
Этап 10.2.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 10.2.2
Добавим и .
Этап 10.3
Перенесем в знаменатель, используя правило отрицательных степеней .
Этап 10.4
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 10.4.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 10.4.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.4.3
Объединим и .
Этап 10.4.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.4.5
Упростим числитель.
Этап 10.4.5.1
Умножим на .
Этап 10.4.5.2
Вычтем из .
Этап 11
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 12
Этап 12.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 12.2
Упростим результат.
Этап 12.2.1
Упростим знаменатель.
Этап 12.2.1.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 12.2.1.2
Добавим и .
Этап 12.2.2
Умножим на .
Этап 12.2.3
Объединим и упростим знаменатель.
Этап 12.2.3.1
Умножим на .
Этап 12.2.3.2
Возведем в степень .
Этап 12.2.3.3
Возведем в степень .
Этап 12.2.3.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 12.2.3.5
Добавим и .
Этап 12.2.3.6
Перепишем в виде .
Этап 12.2.3.6.1
С помощью запишем в виде .
Этап 12.2.3.6.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 12.2.3.6.3
Объединим и .
Этап 12.2.3.6.4
Сократим общий множитель .
Этап 12.2.3.6.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.3.6.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.3.6.5
Найдем экспоненту.
Этап 12.2.4
Окончательный ответ: .
Этап 13
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
Этап 14