Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Найдем первую производную.
Этап 2.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.2
Найдем значение .
Этап 2.1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.1.2.2
Перепишем в виде .
Этап 2.1.2.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.1.2.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.1.2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.2.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.1.2.4
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.2.5
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.1.2.6
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.1.2.7
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.1.2.7.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.1.2.7.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.2.7.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.1.2.8
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.1.2.9
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.2.10
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.1.2.11
Добавим и .
Этап 2.1.2.12
Умножим на .
Этап 2.1.2.13
Умножим на .
Этап 2.1.2.14
Добавим и .
Этап 2.1.2.15
Умножим на .
Этап 2.1.2.16
Умножим на .
Этап 2.1.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.1.4
Упростим.
Этап 2.1.4.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 2.1.4.2
Объединим термины.
Этап 2.1.4.2.1
Объединим и .
Этап 2.1.4.2.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.1.4.2.3
Добавим и .
Этап 2.1.4.3
Изменим порядок множителей в .
Этап 2.1.4.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.1.4.5
Умножим на .
Этап 2.1.4.6
Упростим знаменатель.
Этап 2.1.4.6.1
Перепишем в виде .
Этап 2.1.4.6.2
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 2.1.4.6.2.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.1.4.6.2.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.1.4.6.2.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.1.4.6.3
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 2.1.4.6.3.1
Упростим каждый член.
Этап 2.1.4.6.3.1.1
Умножим на .
Этап 2.1.4.6.3.1.2
Перенесем влево от .
Этап 2.1.4.6.3.1.3
Умножим на .
Этап 2.1.4.6.3.2
Вычтем из .
Этап 2.1.4.6.4
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.1.4.6.5
Упростим.
Этап 2.1.4.6.5.1
Умножим на .
Этап 2.1.4.6.5.2
Умножим на .
Этап 2.1.4.6.6
Добавим и .
Этап 2.1.4.6.7
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.6.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.6.7.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.6.7.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.6.7.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.6.7.5
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.6.8
Применим правило умножения к .
Этап 2.1.4.6.9
Возведем в степень .
Этап 2.1.4.7
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.8
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.9
Разделим дроби.
Этап 2.1.4.10
Разделим на .
Этап 2.1.4.11
Объединим и .
Этап 2.1.4.12
Умножим на .
Этап 2.1.4.13
Упростим числитель.
Этап 2.1.4.13.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.13.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.13.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.13.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.13.2
Умножим на .
Этап 2.1.4.14
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.15
Перепишем в виде .
Этап 2.1.4.16
Вынесем множитель из .
Этап 2.1.4.17
Перепишем в виде .
Этап 2.1.4.18
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.2
Первая производная по равна .
Этап 3
Этап 3.1
Пусть первая производная равна .
Этап 3.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 3.3
Решим уравнение относительно .
Этап 3.3.1
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 3.3.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.3.1.2
Упростим левую часть.
Этап 3.3.1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 3.3.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.3.1.2.1.2
Разделим на .
Этап 3.3.1.3
Упростим правую часть.
Этап 3.3.1.3.1
Разделим на .
Этап 3.3.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 3.3.3
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 3.3.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.3.3.2
Упростим левую часть.
Этап 3.3.3.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 3.3.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 3.3.3.2.1.2
Разделим на .
Этап 4
Значения, при которых производная равна : .
Этап 5
Найдя точку, в которой производная равна или не определена, проверим возрастание и убывание в интервале .
Этап 6
Этап 6.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 6.2
Упростим результат.
Этап 6.2.1
Умножим на .
Этап 6.2.2
Упростим знаменатель.
Этап 6.2.2.1
Применим правило умножения к .
Этап 6.2.2.2
Возведем в степень .
Этап 6.2.2.3
Возведем в степень .
Этап 6.2.2.4
Сократим общий множитель .
Этап 6.2.2.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.2.2.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.2.2.5
Сократим общий множитель .
Этап 6.2.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.2.5.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.2.2.5.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.2.2.6
Умножим на .
Этап 6.2.2.7
Вычтем из .
Этап 6.2.2.8
Добавим и .
Этап 6.2.2.9
Возведем в степень .
Этап 6.2.3
Сократим выражение, путем отбрасывания общих множителей.
Этап 6.2.3.1
Сократим общий множитель и .
Этап 6.2.3.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.3.1.2
Сократим общие множители.
Этап 6.2.3.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.3.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 6.2.3.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 6.2.3.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6.2.4
Окончательный ответ: .
Этап 6.3
При производная имеет вид . Поскольку это положительная величина, функция возрастает в диапазоне .
Возрастание в области , так как
Возрастание в области , так как
Этап 7
Этап 7.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 7.2
Упростим результат.
Этап 7.2.1
Умножим на .
Этап 7.2.2
Упростим знаменатель.
Этап 7.2.2.1
Применим правило умножения к .
Этап 7.2.2.2
Возведем в степень .
Этап 7.2.2.3
Возведем в степень .
Этап 7.2.2.4
Сократим общий множитель .
Этап 7.2.2.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 7.2.2.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 7.2.2.5
Сократим общий множитель .
Этап 7.2.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.2.2.5.2
Сократим общий множитель.
Этап 7.2.2.5.3
Перепишем это выражение.
Этап 7.2.2.6
Умножим на .
Этап 7.2.2.7
Вычтем из .
Этап 7.2.2.8
Добавим и .
Этап 7.2.2.9
Возведем в степень .
Этап 7.2.3
Сократим общий множитель и .
Этап 7.2.3.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.2.3.2
Сократим общие множители.
Этап 7.2.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.2.3.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 7.2.3.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 7.2.4
Окончательный ответ: .
Этап 7.3
При производная имеет вид . Поскольку это отрицательная величина, функция убывает в диапазоне .
Убывание на , так как
Убывание на , так как
Этап 8
Перечислим интервалы, на которых функция возрастает и убывает.
Возрастание в области:
Убывание на:
Этап 9