Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Найдем первую производную.
Этап 1.1.1
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.1.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.1.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.1.2.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 1.1.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.1.3
Продифференцируем.
Этап 1.1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.1.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.1.3.3
Упростим выражение.
Этап 1.1.3.3.1
Умножим на .
Этап 1.1.3.3.2
Перенесем влево от .
Этап 1.1.3.3.3
Перепишем в виде .
Этап 1.1.3.4
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.1.3.5
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.1.3.6
Добавим и .
Этап 1.1.3.7
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.1.3.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.1.3.9
Упростим выражение.
Этап 1.1.3.9.1
Умножим на .
Этап 1.1.3.9.2
Перенесем влево от .
Этап 1.1.3.9.3
Перепишем в виде .
Этап 1.1.4
Упростим.
Этап 1.1.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.1.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.1.4.3
Объединим термины.
Этап 1.1.4.3.1
Умножим на .
Этап 1.1.4.3.2
Умножим на .
Этап 1.1.4.3.3
Умножим на .
Этап 1.1.4.3.4
Вычтем из .
Этап 1.1.4.4
Изменим порядок членов.
Этап 1.1.4.5
Изменим порядок множителей в .
Этап 1.2
Найдем вторую производную.
Этап 1.2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2.2
Найдем значение .
Этап 1.2.2.1
Продифференцируем, используя правило умножения, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.2.2.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.2.2.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.2.2.2.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 1.2.2.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.2.2.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.2.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.2.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.2.6
Умножим на .
Этап 1.2.2.7
Перенесем влево от .
Этап 1.2.2.8
Перепишем в виде .
Этап 1.2.2.9
Умножим на .
Этап 1.2.3
Найдем значение .
Этап 1.2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.3.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.2.3.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.2.3.2.2
Продифференцируем, используя правило экспоненты, которое гласит, что имеет вид , где =.
Этап 1.2.3.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.2.3.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.3.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.3.5
Умножим на .
Этап 1.2.3.6
Перенесем влево от .
Этап 1.2.3.7
Перепишем в виде .
Этап 1.2.3.8
Умножим на .
Этап 1.2.4
Упростим.
Этап 1.2.4.1
Добавим и .
Этап 1.2.4.2
Изменим порядок членов.
Этап 1.2.4.3
Изменим порядок множителей в .
Этап 1.3
Вторая производная по равна .
Этап 2
Этап 2.1
Пусть вторая производная равна .
Этап 2.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.3
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 2.4
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 2.4.1
Приравняем к .
Этап 2.4.2
Решим относительно .
Этап 2.4.2.1
Возьмем натуральный логарифм обеих частей уравнения, чтобы удалить переменную из показателя степени.
Этап 2.4.2.2
Уравнение невозможно решить, так как выражение не определено.
Неопределенные
Этап 2.4.2.3
Нет решения для
Нет решения
Нет решения
Нет решения
Этап 2.5
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 2.5.1
Приравняем к .
Этап 2.5.2
Решим относительно .
Этап 2.5.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 2.5.2.2
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 2.5.2.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 2.5.2.2.2
Упростим левую часть.
Этап 2.5.2.2.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 2.5.2.2.2.2
Разделим на .
Этап 2.5.2.2.3
Упростим правую часть.
Этап 2.5.2.2.3.1
Разделим на .
Этап 2.6
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
Этап 3
Этап 3.1
Подставим в , чтобы найти значение .
Этап 3.1.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 3.1.2
Упростим результат.
Этап 3.1.2.1
Умножим на .
Этап 3.1.2.2
Вычтем из .
Этап 3.1.2.3
Умножим на .
Этап 3.1.2.4
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 3.1.2.5
Объединим и .
Этап 3.1.2.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 3.1.2.7
Окончательный ответ: .
Этап 3.2
Подставляя в , найдем точку . Эта точка может быть точкой перегиба.
Этап 4
Разобьем на интервалы вокруг точек, которые могут быть точками перегиба.
Этап 5
Этап 5.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 5.2
Упростим результат.
Этап 5.2.1
Упростим каждый член.
Этап 5.2.1.1
Умножим на .
Этап 5.2.1.2
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 5.2.1.3
Объединим и .
Этап 5.2.1.4
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.2.1.5
Заменим приближением.
Этап 5.2.1.6
Возведем в степень .
Этап 5.2.1.7
Разделим на .
Этап 5.2.1.8
Умножим на .
Этап 5.2.1.9
Умножим на .
Этап 5.2.1.10
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 5.2.1.11
Объединим и .
Этап 5.2.2
Добавим и .
Этап 5.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 5.3
При вторая производная имеет вид . Поскольку это положительная величина, вторая производная возрастает на интервале .
Возрастание в области , так как
Возрастание в области , так как
Этап 6
Этап 6.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 6.2
Упростим результат.
Этап 6.2.1
Упростим каждый член.
Этап 6.2.1.1
Умножим на .
Этап 6.2.1.2
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 6.2.1.3
Объединим и .
Этап 6.2.1.4
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6.2.1.5
Заменим приближением.
Этап 6.2.1.6
Возведем в степень .
Этап 6.2.1.7
Разделим на .
Этап 6.2.1.8
Умножим на .
Этап 6.2.1.9
Умножим на .
Этап 6.2.1.10
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 6.2.1.11
Объединим и .
Этап 6.2.2
Добавим и .
Этап 6.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 6.3
При вторая производная имеет вид . Поскольку это отрицательная величина, вторая производная уменьшается на интервале .
Убывание на , так как
Убывание на , так как
Этап 7
Точка перегиба — это точка на кривой, в которой вогнутость меняет знак с плюса на минус или с минуса на плюс. В этом случае точкой перегиба является точка .
Этап 8