Математический анализ Примеры

Найти локальный максимум и минимум y=1/( квадратный корень из x^2+2)
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Найдем первую производную функции.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Применим основные правила для показателей степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.1
С помощью запишем в виде .
Этап 2.1.2
Перепишем в виде .
Этап 2.1.3
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
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
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
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
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
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
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
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 3.19.4
Разделим на .
Этап 3.20
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1.1
Применим основные правила для показателей степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
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
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
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 7
Найдем значения, при которых производная не определена.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 10.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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
Найдем значение y, если .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 12.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 12.2.1
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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.
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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 .
Нажмите для увеличения количества этапов...
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