Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Умножим на .
Этап 2.4
Производная по равна .
Этап 2.5
Умножим на .
Этап 3
Этап 3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.2
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 3.3
Производная по равна .
Этап 3.4
Возведем в степень .
Этап 3.5
Возведем в степень .
Этап 3.6
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.7
Добавим и .
Этап 3.8
Производная по равна .
Этап 3.9
Возведем в степень .
Этап 3.10
Возведем в степень .
Этап 3.11
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.12
Добавим и .
Этап 3.13
Упростим.
Этап 3.13.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.13.2
Умножим на .
Этап 3.13.3
Перепишем в виде .
Этап 3.13.4
Перепишем в виде .
Этап 3.13.5
Изменим порядок и .
Этап 3.13.6
Поскольку оба члена являются полными квадратами, выполним разложение на множители, используя формулу разности квадратов, , где и .
Этап 3.13.7
Умножим на .
Этап 3.13.8
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 3.13.8.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.13.8.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.13.8.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.13.9
Объединим противоположные члены в .
Этап 3.13.9.1
Изменим порядок множителей в членах и .
Этап 3.13.9.2
Добавим и .
Этап 3.13.9.3
Добавим и .
Этап 3.13.10
Упростим каждый член.
Этап 3.13.10.1
Умножим .
Этап 3.13.10.1.1
Умножим на .
Этап 3.13.10.1.2
Возведем в степень .
Этап 3.13.10.1.3
Возведем в степень .
Этап 3.13.10.1.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.13.10.1.5
Добавим и .
Этап 3.13.10.2
Умножим .
Этап 3.13.10.2.1
Умножим на .
Этап 3.13.10.2.2
Возведем в степень .
Этап 3.13.10.2.3
Возведем в степень .
Этап 3.13.10.2.4
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 3.13.10.2.5
Добавим и .
Этап 4
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
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 обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из косинуса.
Этап 6.2.2
Упростим правую часть.
Этап 6.2.2.1
Точное значение : .
Этап 6.2.3
Функция косинуса положительна в первом и четвертом квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из и найдем решение в четвертом квадранте.
Этап 6.2.4
Упростим .
Этап 6.2.4.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 6.2.4.2
Объединим дроби.
Этап 6.2.4.2.1
Объединим и .
Этап 6.2.4.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.2.4.3
Упростим числитель.
Этап 6.2.4.3.1
Умножим на .
Этап 6.2.4.3.2
Вычтем из .
Этап 6.2.5
Решение уравнения .
Этап 7
Этап 7.1
Приравняем к .
Этап 7.2
Решим относительно .
Этап 7.2.1
Возьмем обратный синус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из синуса.
Этап 7.2.2
Упростим правую часть.
Этап 7.2.2.1
Точное значение : .
Этап 7.2.3
Функция синуса положительна в первом и втором квадрантах. Для нахождения второго решения вычтем угол приведения из и найдем решение во втором квадранте.
Этап 7.2.4
Вычтем из .
Этап 7.2.5
Решение уравнения .
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
Единица в любой степени равна единице.
Этап 10.1.3
Умножим на .
Этап 10.1.4
Точное значение : .
Этап 10.1.5
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 10.1.6
Умножим 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
Точное значение : .
Этап 12.2.2
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 12.2.3
Умножим на .
Этап 12.2.4
Окончательный ответ: .
Этап 13
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 14
Этап 14.1
Упростим каждый член.
Этап 14.1.1
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как синус отрицательный в четвертом квадранте.
Этап 14.1.2
Точное значение : .
Этап 14.1.3
Умножим на .
Этап 14.1.4
Возведем в степень .
Этап 14.1.5
Умножим на .
Этап 14.1.6
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте.
Этап 14.1.7
Точное значение : .
Этап 14.1.8
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 14.1.9
Умножим на .
Этап 14.2
Добавим и .
Этап 15
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 16
Этап 16.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 16.2
Упростим результат.
Этап 16.2.1
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте.
Этап 16.2.2
Точное значение : .
Этап 16.2.3
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 16.2.4
Умножим на .
Этап 16.2.5
Окончательный ответ: .
Этап 17
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 18
Этап 18.1
Упростим каждый член.
Этап 18.1.1
Точное значение : .
Этап 18.1.2
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 18.1.3
Умножим на .
Этап 18.1.4
Точное значение : .
Этап 18.1.5
Единица в любой степени равна единице.
Этап 18.1.6
Умножим на .
Этап 18.2
Вычтем из .
Этап 19
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 20
Этап 20.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 20.2
Упростим результат.
Этап 20.2.1
Точное значение : .
Этап 20.2.2
Единица в любой степени равна единице.
Этап 20.2.3
Умножим на .
Этап 20.2.4
Окончательный ответ: .
Этап 21
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 22
Этап 22.1
Упростим каждый член.
Этап 22.1.1
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте.
Этап 22.1.2
Точное значение : .
Этап 22.1.3
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 22.1.4
Умножим на .
Этап 22.1.5
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как косинус отрицательный во втором квадранте.
Этап 22.1.6
Точное значение : .
Этап 22.1.7
Умножим на .
Этап 22.1.8
Возведем в степень .
Этап 22.1.9
Умножим на .
Этап 22.2
Вычтем из .
Этап 23
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 24
Этап 24.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 24.2
Упростим результат.
Этап 24.2.1
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как косинус отрицательный во втором квадранте.
Этап 24.2.2
Точное значение : .
Этап 24.2.3
Умножим на .
Этап 24.2.4
Возведем в степень .
Этап 24.2.5
Умножим на .
Этап 24.2.6
Окончательный ответ: .
Этап 25
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
— локальный минимум
— локальный максимум
— локальный максимум
Этап 26