Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Продифференцируем.
Этап 2.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2
Найдем значение .
Этап 2.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.2
Перепишем в виде .
Этап 2.2.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.4
Умножим на .
Этап 2.3
Упростим.
Этап 2.3.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.3.2
Объединим термины.
Этап 2.3.2.1
Объединим и .
Этап 2.3.2.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
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 правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.2.3
Умножим на .
Этап 3.3
Найдем значение .
Этап 3.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.3.2
Перепишем в виде .
Этап 3.3.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 3.3.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 3.3.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.3.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 3.3.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.3.5
Перемножим экспоненты в .
Этап 3.3.5.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 3.3.5.2
Умножим на .
Этап 3.3.6
Умножим на .
Этап 3.3.7
Возведем в степень .
Этап 3.3.8
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.3.9
Вычтем из .
Этап 3.3.10
Умножим на .
Этап 3.4
Упростим.
Этап 3.4.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 3.4.2
Объединим и .
Этап 3.4.3
Изменим порядок членов.
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
Продифференцируем.
Этап 5.1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 5.1.1.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.2
Найдем значение .
Этап 5.1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 5.1.2.2
Перепишем в виде .
Этап 5.1.2.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 5.1.2.4
Умножим на .
Этап 5.1.3
Упростим.
Этап 5.1.3.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 5.1.3.2
Объединим термины.
Этап 5.1.3.2.1
Объединим и .
Этап 5.1.3.2.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.2
Первая производная по равна .
Этап 6
Этап 6.1
Пусть первая производная равна .
Этап 6.2
Найдем НОК знаменателей членов уравнения.
Этап 6.2.1
Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.
Этап 6.2.2
НОК единицы и любого выражения есть это выражение.
Этап 6.3
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Этап 6.3.1
Умножим каждый член на .
Этап 6.3.2
Упростим левую часть.
Этап 6.3.2.1
Упростим каждый член.
Этап 6.3.2.1.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 6.3.2.1.1.1
Перенесем .
Этап 6.3.2.1.1.2
Умножим на .
Этап 6.3.2.1.1.2.1
Возведем в степень .
Этап 6.3.2.1.1.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 6.3.2.1.1.3
Добавим и .
Этап 6.3.2.1.2
Сократим общий множитель .
Этап 6.3.2.1.2.1
Перенесем стоящий впереди знак минуса в в числитель.
Этап 6.3.2.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.3.2.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.3.3
Упростим правую часть.
Этап 6.3.3.1
Умножим на .
Этап 6.4
Решим уравнение.
Этап 6.4.1
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 6.4.2
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 6.4.3
Вынесем множитель из .
Этап 6.4.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.4.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 6.4.3.3
Вынесем множитель из .
Этап 6.4.4
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 6.4.4.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.4.4.2
Упростим левую часть.
Этап 6.4.4.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 6.4.4.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.4.4.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.4.4.3
Упростим правую часть.
Этап 6.4.4.3.1
Разделим на .
Этап 6.4.5
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 6.4.6
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 6.4.7
Упростим .
Этап 6.4.7.1
Перепишем в виде .
Этап 6.4.7.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.4.7.1.2
Перепишем в виде .
Этап 6.4.7.2
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 7
Этап 7.1
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 7.2
Решим относительно .
Этап 7.2.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 7.2.2
Упростим .
Этап 7.2.2.1
Перепишем в виде .
Этап 7.2.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 7.2.2.3
Плюс или минус равно .
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
Упростим каждый член.
Этап 10.1.1
Упростим знаменатель.
Этап 10.1.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 10.1.1.2
Возведем в степень .
Этап 10.1.1.3
Перепишем в виде .
Этап 10.1.1.3.1
С помощью запишем в виде .
Этап 10.1.1.3.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 10.1.1.3.3
Объединим и .
Этап 10.1.1.3.4
Сократим общий множитель .
Этап 10.1.1.3.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 10.1.1.3.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 10.1.1.3.5
Найдем экспоненту.
Этап 10.1.2
Умножим на .
Этап 10.1.3
Разделим на .
Этап 10.2
Добавим и .
Этап 11
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 12
Этап 12.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 12.2
Упростим результат.
Этап 12.2.1
Упростим каждый член.
Этап 12.2.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 12.2.1.2
Возведем в степень .
Этап 12.2.1.3
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.4
Возведем в степень .
Этап 12.2.1.5
Сократим общий множитель и .
Этап 12.2.1.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.5.2
Сократим общие множители.
Этап 12.2.1.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.1.6
Умножим на .
Этап 12.2.1.7
Объединим и упростим знаменатель.
Этап 12.2.1.7.1
Умножим на .
Этап 12.2.1.7.2
Возведем в степень .
Этап 12.2.1.7.3
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 12.2.1.7.4
Добавим и .
Этап 12.2.1.7.5
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.7.5.1
С помощью запишем в виде .
Этап 12.2.1.7.5.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 12.2.1.7.5.3
Объединим и .
Этап 12.2.1.7.5.4
Сократим общий множитель .
Этап 12.2.1.7.5.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.7.5.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.1.7.5.5
Найдем экспоненту.
Этап 12.2.1.8
Сократим общий множитель и .
Этап 12.2.1.8.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.8.2
Сократим общие множители.
Этап 12.2.1.8.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.2.1.8.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 12.2.1.8.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 12.2.1.8.2.4
Разделим на .
Этап 12.2.1.9
Перепишем в виде .
Этап 12.2.1.10
Возведем в степень .
Этап 12.2.2
Добавим и .
Этап 12.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 13
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
Этап 14