Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2
Найдем значение .
Этап 1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.2.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.2.2
Сократим общий множитель .
Этап 1.2.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.2.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.2.3
Умножим на .
Этап 1.2.4
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.2.7
Добавим и .
Этап 1.3
Найдем значение .
Этап 1.3.1
Сократим общий множитель .
Этап 1.3.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.3.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.3.2
Объединим и .
Этап 1.3.3
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.3.4
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.3.5
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.3.5.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.3.5.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 1.3.5.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.3.6
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.7
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.3.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.3.10
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.11
Добавим и .
Этап 1.3.12
Умножим на .
Этап 1.3.13
Умножим на .
Этап 1.4
Упростим.
Этап 1.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.4.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.4.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.4.6
Объединим термины.
Этап 1.4.6.1
Возведем в степень .
Этап 1.4.6.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.4.6.3
Добавим и .
Этап 1.4.6.4
Перенесем влево от .
Этап 1.4.6.5
Возведем в степень .
Этап 1.4.6.6
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.4.6.7
Добавим и .
Этап 1.4.6.8
Умножим на .
Этап 1.4.6.9
Возведем в степень .
Этап 1.4.6.10
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.4.6.11
Добавим и .
Этап 1.4.6.12
Перенесем влево от .
Этап 1.4.6.13
Умножим на .
Этап 1.4.6.14
Перепишем в виде .
Этап 1.4.6.15
Вычтем из .
Этап 1.4.6.16
Добавим и .
Этап 1.4.6.17
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 1.4.6.18
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 1.4.7
Изменим порядок членов.
Этап 1.4.8
Изменим порядок множителей в .
Этап 2
Этап 2.1
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2
Продифференцируем.
Этап 2.2.1
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.2.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.2.1.2
Умножим на .
Этап 2.2.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.4
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.4
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.4.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.4.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.4.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.6
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.1
Перенесем .
Этап 2.6.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.6.3
Добавим и .
Этап 2.7
Продифференцируем.
Этап 2.7.1
Перенесем влево от .
Этап 2.7.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.7.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.8
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.9
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.9.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.9.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.9.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.10
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.11
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.11.1
Перенесем .
Этап 2.11.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.11.3
Добавим и .
Этап 2.12
Продифференцируем.
Этап 2.12.1
Перенесем влево от .
Этап 2.12.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.12.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.13
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.13.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.13.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 2.13.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.14
Продифференцируем, используя правило степени.
Этап 2.14.1
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.14.2
Умножим на .
Этап 2.14.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.14.4
Упростим с помощью разложения.
Этап 2.14.4.1
Умножим на .
Этап 2.14.4.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.14.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.14.4.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.14.4.2.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.15
Сократим общие множители.
Этап 2.15.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.15.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.15.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.16
Упростим.
Этап 2.16.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.16.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.16.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.16.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.16.5
Упростим числитель.
Этап 2.16.5.1
Упростим каждый член.
Этап 2.16.5.1.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.16.5.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.16.5.1.2.1
Перенесем .
Этап 2.16.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.3
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.16.5.1.4
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.16.5.1.4.1
Перенесем .
Этап 2.16.5.1.4.2
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.4.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.16.5.1.4.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.16.5.1.4.3
Добавим и .
Этап 2.16.5.1.5
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.6
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.16.5.1.7
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.16.5.1.7.1
Перенесем .
Этап 2.16.5.1.7.2
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.7.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.16.5.1.7.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.16.5.1.7.3
Добавим и .
Этап 2.16.5.1.8
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.9
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.16.5.1.10
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.16.5.1.10.1
Перенесем .
Этап 2.16.5.1.10.2
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.10.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.16.5.1.10.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.16.5.1.10.3
Добавим и .
Этап 2.16.5.1.11
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.12
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.16.5.1.13
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.16.5.1.13.1
Перенесем .
Этап 2.16.5.1.13.2
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.13.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.16.5.1.13.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.16.5.1.13.3
Добавим и .
Этап 2.16.5.1.14
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.15
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.16.5.1.16
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.16.5.1.16.1
Перенесем .
Этап 2.16.5.1.16.2
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.16.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.16.5.1.16.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.16.5.1.16.3
Добавим и .
Этап 2.16.5.1.17
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.18
Умножим на .
Этап 2.16.5.1.19
Умножим на .
Этап 2.16.5.2
Объединим противоположные члены в .
Этап 2.16.5.2.1
Вычтем из .
Этап 2.16.5.2.2
Добавим и .
Этап 2.16.5.3
Вычтем из .
Этап 2.16.5.4
Вычтем из .
Этап 2.16.5.5
Вычтем из .
Этап 2.16.6
Изменим порядок членов.
Этап 2.16.7
Упростим числитель.
Этап 2.16.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.5
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.6
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.7
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.8
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.1.9
Вынесем множитель из .
Этап 2.16.7.2
Изменим порядок членов.
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
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.2
Найдем значение .
Этап 4.1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 4.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.2.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 4.1.2.2
Сократим общий множитель .
Этап 4.1.2.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.2.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 4.1.2.3
Умножим на .
Этап 4.1.2.4
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.2.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.2.7
Добавим и .
Этап 4.1.3
Найдем значение .
Этап 4.1.3.1
Сократим общий множитель .
Этап 4.1.3.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.3.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 4.1.3.2
Объединим и .
Этап 4.1.3.3
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.3.4
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.3.5
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.3.5.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 4.1.3.5.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 4.1.3.5.3
Заменим все вхождения на .
Этап 4.1.3.6
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.7
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.3.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.3.10
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.3.11
Добавим и .
Этап 4.1.3.12
Умножим на .
Этап 4.1.3.13
Умножим на .
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
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.4.5
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.4.6
Объединим термины.
Этап 4.1.4.6.1
Возведем в степень .
Этап 4.1.4.6.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.4.6.3
Добавим и .
Этап 4.1.4.6.4
Перенесем влево от .
Этап 4.1.4.6.5
Возведем в степень .
Этап 4.1.4.6.6
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.4.6.7
Добавим и .
Этап 4.1.4.6.8
Умножим на .
Этап 4.1.4.6.9
Возведем в степень .
Этап 4.1.4.6.10
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.4.6.11
Добавим и .
Этап 4.1.4.6.12
Перенесем влево от .
Этап 4.1.4.6.13
Умножим на .
Этап 4.1.4.6.14
Перепишем в виде .
Этап 4.1.4.6.15
Вычтем из .
Этап 4.1.4.6.16
Добавим и .
Этап 4.1.4.6.17
Запишем в виде дроби с общим знаменателем.
Этап 4.1.4.6.18
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 4.1.4.7
Изменим порядок членов.
Этап 4.1.4.8
Изменим порядок множителей в .
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
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
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 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 числитель.
Этап 9.1.1
Возведем в степень .
Этап 9.1.2
Умножим на .
Этап 9.1.3
Возведем в степень .
Этап 9.1.4
Умножим на .
Этап 9.1.5
Возведем в степень .
Этап 9.1.6
Умножим на .
Этап 9.1.7
Возведем в степень .
Этап 9.1.8
Умножим на .
Этап 9.1.9
Добавим и .
Этап 9.1.10
Добавим и .
Этап 9.1.11
Добавим и .
Этап 9.1.12
Добавим и .
Этап 9.1.13
Объединим показатели степеней.
Этап 9.1.13.1
Умножим на .
Этап 9.1.13.2
Умножим на .
Этап 9.2
Упростим выражение.
Этап 9.2.1
Возведем в степень .
Этап 9.2.2
Разделим на .
Этап 10
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 11
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Этап 11.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.1
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.2
Разделим на .
Этап 11.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.2.1.4
Умножим на .
Этап 11.2.1.5
Добавим и .
Этап 11.2.1.6
Добавим и .
Этап 11.2.1.7
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.7.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.7.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.8
Разделим на .
Этап 11.2.1.9
Умножим на .
Этап 11.2.1.10
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.11
Умножим на .
Этап 11.2.2
Добавим и .
Этап 11.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 12
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
Этап 13