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, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 1.3
Продифференцируем.
Этап 1.3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.3.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.3.3
Добавим и .
Этап 1.3.4
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.3.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.6
Упростим выражение.
Этап 1.3.6.1
Умножим на .
Этап 1.3.6.2
Перенесем влево от .
Этап 1.3.6.3
Перепишем в виде .
Этап 1.4
Упростим.
Этап 1.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.4.3
Умножим на .
Этап 1.4.3.1
Возведем в степень .
Этап 1.4.3.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.4.4
Изменим порядок членов.
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 цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.2.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.2.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.3
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.4
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.6
Добавим и .
Этап 2.2.7
Умножим на .
Этап 2.2.8
Возведем в степень .
Этап 2.2.9
Возведем в степень .
Этап 2.2.10
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.11
Добавим и .
Этап 2.3
Найдем значение .
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.3.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.4
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.3.5
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 экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.5
Упростим.
Этап 2.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.5.2
Объединим термины.
Этап 2.5.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.5.2.2
Возведем в степень .
Этап 2.5.2.3
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.5.2.4
Добавим и .
Этап 2.5.2.5
Вычтем из .
Этап 2.5.2.5.1
Перенесем .
Этап 2.5.2.5.2
Вычтем из .
Этап 2.5.2.6
Вынесем за скобки отрицательное значение.
Этап 2.5.2.7
Перепишем в виде .
Этап 2.5.2.8
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.5.2.9
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.5.3
Изменим порядок членов.
Этап 2.5.4
Изменим порядок множителей в .
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, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 4.1.3
Продифференцируем.
Этап 4.1.3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.3.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.3.3
Добавим и .
Этап 4.1.3.4
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.3.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.6
Упростим выражение.
Этап 4.1.3.6.1
Умножим на .
Этап 4.1.3.6.2
Перенесем влево от .
Этап 4.1.3.6.3
Перепишем в виде .
Этап 4.1.4
Упростим.
Этап 4.1.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.4.3
Умножим на .
Этап 4.1.4.3.1
Возведем в степень .
Этап 4.1.4.3.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.4.4
Изменим порядок членов.
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Изменим порядок множителей в .
Этап 5.3
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
Избавимся от скобок.
Этап 9.2
Упростим каждый член.
Этап 9.2.1
Добавим и .
Этап 9.2.2
Возведем в степень .
Этап 9.2.3
Умножим на .
Этап 9.2.4
Умножим на .
Этап 9.2.5
Добавим и .
Этап 9.2.6
Возведем в степень .
Этап 9.2.7
Умножим на .
Этап 9.2.8
Умножим на .
Этап 9.2.9
Возведем в степень .
Этап 9.2.10
Умножим на .
Этап 9.2.11
Умножим на .
Этап 9.3
Упростим путем вычитания чисел.
Этап 9.3.1
Вычтем из .
Этап 9.3.2
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
Возведем в степень .
Этап 11.2.4
Умножим на .
Этап 11.2.5
Окончательный ответ: .
Этап 12
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
Этап 13