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 цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.3
Перенесем влево от .
Этап 1.4
Производная по равна .
Этап 1.5
Умножим на .
Этап 1.6
Возведем в степень .
Этап 1.7
Возведем в степень .
Этап 1.8
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.9
Добавим и .
Этап 1.10
Производная по равна .
Этап 1.11
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.11.1
Умножим на .
Этап 1.11.1.1
Возведем в степень .
Этап 1.11.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.11.2
Добавим и .
Этап 1.12
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 правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.4
Производная по равна .
Этап 2.2.5
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.5.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.5.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.5.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.2.6
Производная по равна .
Этап 2.2.7
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.2.7.1
Перенесем .
Этап 2.2.7.2
Умножим на .
Этап 2.2.7.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.2.7.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.7.3
Добавим и .
Этап 2.2.8
Перенесем влево от .
Этап 2.2.9
Умножим на .
Этап 2.2.10
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.2.10.1
Перенесем .
Этап 2.2.10.2
Умножим на .
Этап 2.2.10.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.2.10.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.2.10.3
Добавим и .
Этап 2.3
Найдем значение .
Этап 2.3.1
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.3.1.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.3.1.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.1.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3.2
Производная по равна .
Этап 2.3.3
Умножим на .
Этап 2.4
Упростим.
Этап 2.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.4.2
Объединим термины.
Этап 2.4.2.1
Умножим на .
Этап 2.4.2.2
Умножим на .
Этап 2.4.2.3
Вычтем из .
Этап 3
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 4
Этап 4.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.2
Вынесем множитель из .
Этап 4.3
Вынесем множитель из .
Этап 5
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 6
Этап 6.1
Приравняем к .
Этап 6.2
Решим относительно .
Этап 6.2.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 6.2.2
Упростим .
Этап 6.2.2.1
Перепишем в виде .
Этап 6.2.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 6.2.2.3
Плюс или минус равно .
Этап 6.2.3
Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из косинуса.
Этап 6.2.4
Упростим правую часть.
Этап 6.2.4.1
Точное значение : .
Этап 6.2.5
Функция косинуса положительна в первом и четвертом квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из и найдем решение в четвертом квадранте.
Этап 6.2.6
Упростим .
Этап 6.2.6.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 6.2.6.2
Объединим дроби.
Этап 6.2.6.2.1
Объединим и .
Этап 6.2.6.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.2.6.3
Упростим числитель.
Этап 6.2.6.3.1
Умножим на .
Этап 6.2.6.3.2
Вычтем из .
Этап 6.2.7
Решение уравнения .
Этап 7
Этап 7.1
Приравняем к .
Этап 7.2
Решим относительно .
Этап 7.2.1
Заменим на на основе тождества .
Этап 7.2.2
Упростим каждый член.
Этап 7.2.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 7.2.2.2
Умножим на .
Этап 7.2.2.3
Умножим на .
Этап 7.2.3
Добавим и .
Этап 7.2.4
Упорядочим многочлен.
Этап 7.2.5
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 7.2.6
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 7.2.6.1
Разделим каждый член на .
Этап 7.2.6.2
Упростим левую часть.
Этап 7.2.6.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 7.2.6.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 7.2.6.2.1.2
Разделим на .
Этап 7.2.7
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 7.2.8
Упростим .
Этап 7.2.8.1
Перепишем в виде .
Этап 7.2.8.2
Упростим знаменатель.
Этап 7.2.8.2.1
Перепишем в виде .
Этап 7.2.8.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 7.2.9
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 7.2.9.1
Сначала с помощью положительного значения найдем первое решение.
Этап 7.2.9.2
Затем, используя отрицательное значение , найдем второе решение.
Этап 7.2.9.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 7.2.10
Выпишем каждое выражение, чтобы найти решение для .
Этап 7.2.11
Решим относительно в .
Этап 7.2.11.1
Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из косинуса.
Этап 7.2.11.2
Упростим правую часть.
Этап 7.2.11.2.1
Точное значение : .
Этап 7.2.11.3
Функция косинуса положительна в первом и четвертом квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из и найдем решение в четвертом квадранте.
Этап 7.2.11.4
Упростим .
Этап 7.2.11.4.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 7.2.11.4.2
Объединим дроби.
Этап 7.2.11.4.2.1
Объединим и .
Этап 7.2.11.4.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 7.2.11.4.3
Упростим числитель.
Этап 7.2.11.4.3.1
Умножим на .
Этап 7.2.11.4.3.2
Вычтем из .
Этап 7.2.11.5
Решение уравнения .
Этап 7.2.12
Решим относительно в .
Этап 7.2.12.1
Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из косинуса.
Этап 7.2.12.2
Упростим правую часть.
Этап 7.2.12.2.1
Точное значение : .
Этап 7.2.12.3
Функция косинуса отрицательна во втором и третьем квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из и найдем решение в третьем квадранте.
Этап 7.2.12.4
Упростим .
Этап 7.2.12.4.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 7.2.12.4.2
Объединим дроби.
Этап 7.2.12.4.2.1
Объединим и .
Этап 7.2.12.4.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 7.2.12.4.3
Упростим числитель.
Этап 7.2.12.4.3.1
Умножим на .
Этап 7.2.12.4.3.2
Вычтем из .
Этап 7.2.12.5
Решение уравнения .
Этап 7.2.13
Перечислим все решения.
Этап 8
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
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 каждый член.
Этап 10.1.1
Точное значение : .
Этап 10.1.2
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 10.1.3
Умножим на .
Этап 10.1.4
Точное значение : .
Этап 10.1.5
Умножим на .
Этап 10.1.6
Точное значение : .
Этап 10.1.7
Единица в любой степени равна единице.
Этап 10.1.8
Умножим на .
Этап 10.1.9
Точное значение : .
Этап 10.1.10
Умножим на .
Этап 10.2
Добавим и .
Этап 11
Этап 11.1
Разобьем на отдельные интервалы в окрестности значений , при которых первая производная равна или не определена.
Этап 11.2
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 11.2.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2.2
Упростим результат.
Этап 11.2.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.2.1.1
Точное значение : .
Этап 11.2.2.1.2
Единица в любой степени равна единице.
Этап 11.2.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.2.2.1.4
Точное значение : .
Этап 11.2.2.1.5
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 11.2.2.1.6
Умножим на .
Этап 11.2.2.1.7
Точное значение : .
Этап 11.2.2.1.8
Единица в любой степени равна единице.
Этап 11.2.2.2
Добавим и .
Этап 11.2.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.3
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 11.3.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.3.2
Упростим результат.
Этап 11.3.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.3.2.1.1
Найдем значение .
Этап 11.3.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.3.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.3.2.1.4
Найдем значение .
Этап 11.3.2.1.5
Возведем в степень .
Этап 11.3.2.1.6
Умножим на .
Этап 11.3.2.1.7
Найдем значение .
Этап 11.3.2.1.8
Возведем в степень .
Этап 11.3.2.2
Добавим и .
Этап 11.3.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.4
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 11.4.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.4.2
Упростим результат.
Этап 11.4.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.4.2.1.1
Найдем значение .
Этап 11.4.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.4.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.4.2.1.4
Найдем значение .
Этап 11.4.2.1.5
Возведем в степень .
Этап 11.4.2.1.6
Умножим на .
Этап 11.4.2.1.7
Найдем значение .
Этап 11.4.2.1.8
Возведем в степень .
Этап 11.4.2.2
Добавим и .
Этап 11.4.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.5
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 11.5.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.5.2
Упростим результат.
Этап 11.5.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.5.2.1.1
Найдем значение .
Этап 11.5.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.5.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.5.2.1.4
Найдем значение .
Этап 11.5.2.1.5
Возведем в степень .
Этап 11.5.2.1.6
Умножим на .
Этап 11.5.2.1.7
Найдем значение .
Этап 11.5.2.1.8
Возведем в степень .
Этап 11.5.2.2
Добавим и .
Этап 11.5.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.6
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 11.6.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.6.2
Упростим результат.
Этап 11.6.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.6.2.1.1
Найдем значение .
Этап 11.6.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.6.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.6.2.1.4
Найдем значение .
Этап 11.6.2.1.5
Возведем в степень .
Этап 11.6.2.1.6
Умножим на .
Этап 11.6.2.1.7
Найдем значение .
Этап 11.6.2.1.8
Возведем в степень .
Этап 11.6.2.2
Добавим и .
Этап 11.6.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.7
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 11.7.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.7.2
Упростим результат.
Этап 11.7.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.7.2.1.1
Найдем значение .
Этап 11.7.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.7.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.7.2.1.4
Найдем значение .
Этап 11.7.2.1.5
Возведем в степень .
Этап 11.7.2.1.6
Умножим на .
Этап 11.7.2.1.7
Найдем значение .
Этап 11.7.2.1.8
Возведем в степень .
Этап 11.7.2.2
Добавим и .
Этап 11.7.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.8
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 11.8.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.8.2
Упростим результат.
Этап 11.8.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.8.2.1.1
Найдем значение .
Этап 11.8.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.8.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.8.2.1.4
Найдем значение .
Этап 11.8.2.1.5
Возведем в степень .
Этап 11.8.2.1.6
Умножим на .
Этап 11.8.2.1.7
Найдем значение .
Этап 11.8.2.1.8
Возведем в степень .
Этап 11.8.2.2
Добавим и .
Этап 11.8.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 11.9
Поскольку первая производная меняет знак с положительного на отрицательный в окрестности , — локальный максимум.
— локальный максимум
Этап 11.10
Поскольку первая производная не меняет знак в окрестности , в этой точке нет ни локального максимума, ни локального минимума.
Не локальный максимум или минимум
Этап 11.11
Поскольку первая производная меняет знак с отрицательного на положительный в окрестности , — локальный минимум.
— локальный минимум
Этап 11.12
Поскольку первая производная меняет знак с положительного на отрицательный в окрестности , — локальный максимум.
— локальный максимум
Этап 11.13
Поскольку первая производная не меняет знак в окрестности , в этой точке нет ни локального максимума, ни локального минимума.
Не локальный максимум или минимум
Этап 11.14
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
— локальный минимум
— локальный максимум
— локальный максимум
— локальный минимум
— локальный максимум
Этап 12