Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2
Найдем значение .
Этап 2.2.1
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.1.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.1.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.2.1.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.2
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.4
Умножим на .
Этап 2.2.5
Перенесем влево от .
Этап 2.3
Найдем значение .
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 3
Этап 3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.2
Найдем значение .
Этап 3.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.2.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 3.2.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 3.2.2.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 3.2.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 3.2.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.2.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.2.5
Умножим на .
Этап 3.2.6
Перенесем влево от .
Этап 3.2.7
Умножим на .
Этап 3.3
Найдем значение .
Этап 3.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.3.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
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
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 5.1.2
Найдем значение .
Этап 5.1.2.1
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 5.1.2.1.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 5.1.2.1.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 5.1.2.1.3
Заменим все вхождения на .
Этап 5.1.2.2
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 5.1.2.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.2.4
Умножим на .
Этап 5.1.2.5
Перенесем влево от .
Этап 5.1.3
Найдем значение .
Этап 5.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 5.1.3.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 5.2
Первая производная по равна .
Этап 6
Этап 6.1
Пусть первая производная равна .
Этап 6.2
Перенесем в правую часть уравнения, прибавив данный член к обеим частям.
Этап 6.3
Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.
Этап 6.4
Развернем левую часть.
Этап 6.4.1
Перепишем в виде .
Этап 6.4.2
Развернем , вынося из логарифма.
Этап 6.4.3
Натуральный логарифм равен .
Этап 6.4.4
Умножим на .
Этап 6.5
Развернем правую часть.
Этап 6.5.1
Перепишем в виде .
Этап 6.5.2
Развернем , вынося из логарифма.
Этап 6.5.3
Натуральный логарифм равен .
Этап 6.5.4
Умножим на .
Этап 6.6
Перенесем все члены с логарифмами в левую часть уравнения.
Этап 6.7
Используем формулу разности логарифмов с одинаковым основанием: .
Этап 6.8
Сократим общий множитель и .
Этап 6.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.8.2
Сократим общие множители.
Этап 6.8.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.8.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.8.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.9
Добавим и .
Этап 6.10
Поскольку находится в правой части уравнения, поменяем стороны так, чтобы оно оказалось в левой части уравнения.
Этап 6.11
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 6.11.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.11.2
Упростим левую часть.
Этап 6.11.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 6.11.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.11.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.11.3
Упростим правую часть.
Этап 6.11.3.1
Вынесем знак минуса перед дробью.
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
Перепишем в виде .
Этап 10.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 10.3
Применим правило умножения к .
Этап 10.4
Единица в любой степени равна единице.
Этап 10.5
Умножим .
Этап 10.5.1
Умножим на .
Этап 10.5.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 10.6
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 10.7
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 10.8
Перемножим экспоненты в .
Этап 10.8.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 10.8.2
Умножим на .
Этап 10.9
Изменим знак экспоненты, переписав основание в виде обратной величины.
Этап 10.10
Перемножим экспоненты в .
Этап 10.10.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 10.10.2
Объединим и .
Этап 10.11
Перепишем в виде .
Этап 10.12
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 10.13
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 10.14
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 10.15
Перемножим экспоненты в .
Этап 10.15.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 10.15.2
Объединим и .
Этап 10.15.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.16
Изменим знак экспоненты, переписав основание в виде обратной величины.
Этап 11
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 12
Этап 12.1
Simplify to substitute in .
Этап 12.1.1
Перепишем в виде .
Этап 12.1.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 12.1.3
Применим правило умножения к .
Этап 12.1.4
Единица в любой степени равна единице.
Этап 12.2
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 12.3
Упростим результат.
Этап 12.3.1
Упростим каждый член.
Этап 12.3.1.1
Умножим .
Этап 12.3.1.1.1
Умножим на .
Этап 12.3.1.1.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 12.3.1.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 12.3.1.3
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 12.3.1.4
Перемножим экспоненты в .
Этап 12.3.1.4.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 12.3.1.4.2
Умножим на .
Этап 12.3.1.5
Изменим знак экспоненты, переписав основание в виде обратной величины.
Этап 12.3.1.6
Перемножим экспоненты в .
Этап 12.3.1.6.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 12.3.1.6.2
Объединим и .
Этап 12.3.1.7
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 12.3.1.8
Экспонента и логарифм являются обратными функциями.
Этап 12.3.1.9
Изменим знак экспоненты, переписав основание в виде обратной величины.
Этап 12.3.2
Окончательный ответ: .
Этап 13
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
Этап 14