Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.2
Продифференцируем.
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 1.2.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.2.4
Упростим выражение.
Этап 1.2.4.1
Добавим и .
Этап 1.2.4.2
Умножим на .
Этап 1.3
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.4
Продифференцируем.
Этап 1.4.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.4.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.4.4
Упростим выражение.
Этап 1.4.4.1
Добавим и .
Этап 1.4.4.2
Умножим на .
Этап 1.5
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.6
Продифференцируем.
Этап 1.6.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.6.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.6.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.6.4
Упростим выражение.
Этап 1.6.4.1
Добавим и .
Этап 1.6.4.2
Умножим на .
Этап 1.6.5
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.6.6
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.6.7
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.6.8
Умножим на .
Этап 1.6.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.6.10
Упростим выражение.
Этап 1.6.10.1
Добавим и .
Этап 1.6.10.2
Перенесем влево от .
Этап 1.7
Упростим.
Этап 1.7.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.2
Умножим на .
Этап 1.7.3
Вычтем из .
Этап 1.7.4
Вычтем из .
Этап 1.7.5
Вынесем множитель из .
Этап 1.7.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.7.5.2
Вынесем множитель из .
Этап 1.7.5.3
Вынесем множитель из .
Этап 1.7.6
Умножим на .
Этап 1.7.7
Изменим порядок членов.
Этап 1.7.8
Упростим каждый член.
Этап 1.7.8.1
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 1.7.8.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.2
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 1.7.8.2.1
Упростим каждый член.
Этап 1.7.8.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.7.8.2.1.1.1
Перенесем .
Этап 1.7.8.2.1.1.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.2.1.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.2.1.3
Умножим на .
Этап 1.7.8.2.2
Вычтем из .
Этап 1.7.8.3
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 1.7.8.4
Упростим каждый член.
Этап 1.7.8.4.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.7.8.4.1.1
Перенесем .
Этап 1.7.8.4.1.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.4.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 1.7.8.4.1.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.7.8.4.1.3
Добавим и .
Этап 1.7.8.4.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.4.3
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.7.8.4.3.1
Перенесем .
Этап 1.7.8.4.3.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.4.4
Умножим на .
Этап 1.7.8.4.5
Умножим на .
Этап 1.7.8.5
Вычтем из .
Этап 1.7.8.6
Вычтем из .
Этап 1.7.8.7
Упростим каждый член.
Этап 1.7.8.7.1
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 1.7.8.7.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.7.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.7.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.7.2
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 1.7.8.7.2.1
Упростим каждый член.
Этап 1.7.8.7.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.7.8.7.2.1.1.1
Перенесем .
Этап 1.7.8.7.2.1.1.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.7.2.1.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.7.2.1.3
Умножим на .
Этап 1.7.8.7.2.2
Вычтем из .
Этап 1.7.8.7.3
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 1.7.8.7.3.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.7.3.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.7.3.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.7.8.7.4
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 1.7.8.7.4.1
Упростим каждый член.
Этап 1.7.8.7.4.1.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 1.7.8.7.4.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.7.8.7.4.1.2.1
Перенесем .
Этап 1.7.8.7.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.7.4.1.3
Перенесем влево от .
Этап 1.7.8.7.4.1.4
Умножим на .
Этап 1.7.8.7.4.1.5
Умножим на .
Этап 1.7.8.7.4.2
Добавим и .
Этап 1.7.8.8
Вычтем из .
Этап 1.7.8.9
Добавим и .
Этап 1.7.8.10
Добавим и .
Этап 1.7.8.11
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 1.7.8.12
Упростим каждый член.
Этап 1.7.8.12.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.7.8.12.1.1
Перенесем .
Этап 1.7.8.12.1.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.12.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 1.7.8.12.1.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.7.8.12.1.3
Добавим и .
Этап 1.7.8.12.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.12.3
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.7.8.12.3.1
Перенесем .
Этап 1.7.8.12.3.2
Умножим на .
Этап 1.7.8.12.4
Умножим на .
Этап 1.7.8.12.5
Умножим на .
Этап 1.7.8.13
Вычтем из .
Этап 1.7.8.14
Добавим и .
Этап 1.7.9
Вычтем из .
Этап 1.7.10
Вычтем из .
Этап 1.7.11
Вычтем из .
Этап 1.7.12
Добавим и .
Этап 2
Этап 2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2
Найдем значение .
Этап 2.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3
Умножим на .
Этап 2.3
Найдем значение .
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.3
Умножим на .
Этап 2.4
Найдем значение .
Этап 2.4.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.4.3
Умножим на .
Этап 2.5
Продифференцируем, используя правило константы.
Этап 2.5.1
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.5.2
Добавим и .
Этап 3
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 4
Этап 4.1
Найдем первую производную.
Этап 4.1.1
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.2
Продифференцируем.
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 4.1.2.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.2.4
Упростим выражение.
Этап 4.1.2.4.1
Добавим и .
Этап 4.1.2.4.2
Умножим на .
Этап 4.1.3
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.4
Продифференцируем.
Этап 4.1.4.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.4.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.4.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.4.4
Упростим выражение.
Этап 4.1.4.4.1
Добавим и .
Этап 4.1.4.4.2
Умножим на .
Этап 4.1.5
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.6
Продифференцируем.
Этап 4.1.6.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.6.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.6.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.6.4
Упростим выражение.
Этап 4.1.6.4.1
Добавим и .
Этап 4.1.6.4.2
Умножим на .
Этап 4.1.6.5
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.6.6
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.6.7
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.6.8
Умножим на .
Этап 4.1.6.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.6.10
Упростим выражение.
Этап 4.1.6.10.1
Добавим и .
Этап 4.1.6.10.2
Перенесем влево от .
Этап 4.1.7
Упростим.
Этап 4.1.7.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.3
Вычтем из .
Этап 4.1.7.4
Вычтем из .
Этап 4.1.7.5
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.7.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.7.5.2
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.7.5.3
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.7.6
Умножим на .
Этап 4.1.7.7
Изменим порядок членов.
Этап 4.1.7.8
Упростим каждый член.
Этап 4.1.7.8.1
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 4.1.7.8.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.2
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 4.1.7.8.2.1
Упростим каждый член.
Этап 4.1.7.8.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 4.1.7.8.2.1.1.1
Перенесем .
Этап 4.1.7.8.2.1.1.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.2.1.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.2.1.3
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.2.2
Вычтем из .
Этап 4.1.7.8.3
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 4.1.7.8.4
Упростим каждый член.
Этап 4.1.7.8.4.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 4.1.7.8.4.1.1
Перенесем .
Этап 4.1.7.8.4.1.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.4.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 4.1.7.8.4.1.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.7.8.4.1.3
Добавим и .
Этап 4.1.7.8.4.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.4.3
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 4.1.7.8.4.3.1
Перенесем .
Этап 4.1.7.8.4.3.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.4.4
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.4.5
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.5
Вычтем из .
Этап 4.1.7.8.6
Вычтем из .
Этап 4.1.7.8.7
Упростим каждый член.
Этап 4.1.7.8.7.1
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 4.1.7.8.7.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.7.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.7.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.7.2
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 4.1.7.8.7.2.1
Упростим каждый член.
Этап 4.1.7.8.7.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 4.1.7.8.7.2.1.1.1
Перенесем .
Этап 4.1.7.8.7.2.1.1.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.7.2.1.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.7.2.1.3
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.7.2.2
Вычтем из .
Этап 4.1.7.8.7.3
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 4.1.7.8.7.3.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.7.3.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.7.3.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.7.8.7.4
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 4.1.7.8.7.4.1
Упростим каждый член.
Этап 4.1.7.8.7.4.1.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 4.1.7.8.7.4.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 4.1.7.8.7.4.1.2.1
Перенесем .
Этап 4.1.7.8.7.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.7.4.1.3
Перенесем влево от .
Этап 4.1.7.8.7.4.1.4
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.7.4.1.5
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.7.4.2
Добавим и .
Этап 4.1.7.8.8
Вычтем из .
Этап 4.1.7.8.9
Добавим и .
Этап 4.1.7.8.10
Добавим и .
Этап 4.1.7.8.11
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 4.1.7.8.12
Упростим каждый член.
Этап 4.1.7.8.12.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 4.1.7.8.12.1.1
Перенесем .
Этап 4.1.7.8.12.1.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.12.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 4.1.7.8.12.1.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.7.8.12.1.3
Добавим и .
Этап 4.1.7.8.12.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.12.3
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 4.1.7.8.12.3.1
Перенесем .
Этап 4.1.7.8.12.3.2
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.12.4
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.12.5
Умножим на .
Этап 4.1.7.8.13
Вычтем из .
Этап 4.1.7.8.14
Добавим и .
Этап 4.1.7.9
Вычтем из .
Этап 4.1.7.10
Вычтем из .
Этап 4.1.7.11
Вычтем из .
Этап 4.1.7.12
Добавим и .
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Построим график каждой части уравнения. Решение — абсцисса (координата x) точки пересечения.
Этап 6
Этап 6.1
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 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
Этап 9.1
Упростим каждый член.
Этап 9.1.1
Возведем в степень .
Этап 9.1.2
Умножим на .
Этап 9.1.3
Умножим на .
Этап 9.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 9.2.1
Добавим и .
Этап 9.2.2
Вычтем из .
Этап 10
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 11
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Этап 11.2.1
Умножим на .
Этап 11.2.2
Вычтем из .
Этап 11.2.3
Добавим и .
Этап 11.2.4
Умножим на .
Этап 11.2.5
Вычтем из .
Этап 11.2.6
Умножим на .
Этап 11.2.7
Добавим и .
Этап 11.2.8
Умножим на .
Этап 11.2.9
Окончательный ответ: .
Этап 12
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 13
Этап 13.1
Упростим каждый член.
Этап 13.1.1
Возведем в степень .
Этап 13.1.2
Умножим на .
Этап 13.1.3
Умножим на .
Этап 13.2
Упростим путем сложения и вычитания.
Этап 13.2.1
Добавим и .
Этап 13.2.2
Вычтем из .
Этап 14
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 15
Этап 15.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 15.2
Упростим результат.
Этап 15.2.1
Умножим на .
Этап 15.2.2
Вычтем из .
Этап 15.2.3
Добавим и .
Этап 15.2.4
Умножим на .
Этап 15.2.5
Вычтем из .
Этап 15.2.6
Умножим на .
Этап 15.2.7
Добавим и .
Этап 15.2.8
Умножим на .
Этап 15.2.9
Окончательный ответ: .
Этап 16
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 17
Этап 17.1
Упростим каждый член.
Этап 17.1.1
Возведем в степень .
Этап 17.1.2
Умножим на .
Этап 17.1.3
Умножим на .
Этап 17.2
Упростим путем вычитания чисел.
Этап 17.2.1
Вычтем из .
Этап 17.2.2
Вычтем из .
Этап 18
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 19
Этап 19.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 19.2
Упростим результат.
Этап 19.2.1
Умножим на .
Этап 19.2.2
Вычтем из .
Этап 19.2.3
Добавим и .
Этап 19.2.4
Умножим на .
Этап 19.2.5
Вычтем из .
Этап 19.2.6
Умножим на .
Этап 19.2.7
Добавим и .
Этап 19.2.8
Умножим на .
Этап 19.2.9
Окончательный ответ: .
Этап 20
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
— локальный минимум
— локальный максимум
Этап 21