Математический анализ Примеры

Найти точки перегиба ( натуральный логарифм от x)/x
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.1
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.1.2
Производная по равна .
Этап 2.1.3
Продифференцируем, используя правило степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.3.1
Объединим и .
Этап 2.1.3.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.3.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.1.3.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 2.1.3.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.1.3.4
Умножим на .
Этап 2.2
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.1
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.2
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.2.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.2.2.1.2
Умножим на .
Этап 2.2.2.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2.2.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.2.2.4
Добавим и .
Этап 2.2.2.5
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.3
Производная по равна .
Этап 2.2.4
Продифференцируем, используя правило степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.4.1
Объединим и .
Этап 2.2.4.2
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.4.2.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.4.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.2.4.2.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.4.2.2.3
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.4.2.2.4
Перепишем это выражение.
Этап 2.2.4.2.2.5
Разделим на .
Этап 2.2.4.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.2.4.4
Упростим с помощью разложения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.4.4.1
Умножим на .
Этап 2.2.4.4.2
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.4.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.4.4.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.4.4.2.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.5
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.5.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.2.5.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.2.6
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.2.6.2
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.6.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.6.2.1.1
Умножим на .
Этап 2.2.6.2.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.2.6.2.1.2.1
Умножим на .
Этап 2.2.6.2.1.2.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 2.2.6.2.2
Вычтем из .
Этап 2.2.6.3
Перепишем в виде .
Этап 2.2.6.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.6.5
Вынесем множитель из .
Этап 2.2.6.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.3
Вторая производная по равна .
Этап 3
Приравняем вторую производную к , затем найдем решение уравнения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Пусть вторая производная равна .
Этап 3.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 3.3
Решим уравнение относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 3.3.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 3.3.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.2.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 3.3.2.2.2
Разделим на .
Этап 3.3.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.2.3.1
Разделим на .
Этап 3.3.3
Чтобы решить относительно , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.
Этап 3.3.4
Перепишем в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если и  — положительные вещественные числа и , то эквивалентно .
Этап 3.3.5
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 3.3.5.2
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 3.3.5.3
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.3.1
Вынесем за скобки.
Этап 3.3.5.3.2
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 3.3.5.4
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.3.5.4.1
Сначала с помощью положительного значения найдем первое решение.
Этап 3.3.5.4.2
Затем, используя отрицательное значение , найдем второе решение.
Этап 3.3.5.4.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 4
Найдем точки, в которых вторая производная равна .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Подставим в , чтобы найти значение .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 4.1.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.1
Умножим на .
Этап 4.1.2.2
Объединим и упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.2.1
Умножим на .
Этап 4.1.2.2.2
Перенесем .
Этап 4.1.2.2.3
Возведем в степень .
Этап 4.1.2.2.4
Возведем в степень .
Этап 4.1.2.2.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.2.2.6
Добавим и .
Этап 4.1.2.2.7
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.2.7.1
С помощью запишем в виде .
Этап 4.1.2.2.7.2
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 4.1.2.2.7.3
Объединим и .
Этап 4.1.2.2.7.4
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.2.7.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.2.2.7.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 4.1.2.2.7.5
Упростим.
Этап 4.1.2.3
Упростим знаменатель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.3.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.2.3.2
Добавим и .
Этап 4.1.2.4
Окончательный ответ: .
Этап 4.2
Подставляя в , найдем точку . Эта точка может быть точкой перегиба.
Этап 4.3
не входит в область определения . Точка перегиба в отсутствует.
is not in the domain
Этап 4.4
Определим точки, которые могут быть точками перегиба.
Этап 5
Разобьем на интервалы вокруг точек, которые могут быть точками перегиба.
Этап 6
Подставим значение из интервала во вторую производную, чтобы определить, возрастает она или убывает.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 6.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 6.2.1
Возведем в степень .
Этап 6.2.2
Возведем в степень .
Этап 6.2.3
Заменим приближением.
Этап 6.2.4
Логарифм по основанию равен приблизительно .
Этап 6.2.5
Умножим на .
Этап 6.2.6
Вычтем из .
Этап 6.2.7
Разделим на .
Этап 6.2.8
Умножим на .
Этап 6.2.9
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
Подставим значение из интервала во вторую производную, чтобы определить, возрастает она или убывает.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 7.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.1
Возведем в степень .
Этап 7.2.2
Возведем в степень .
Этап 7.2.3
Заменим приближением.
Этап 7.2.4
Логарифм по основанию равен приблизительно .
Этап 7.2.5
Умножим на .
Этап 7.2.6
Вычтем из .
Этап 7.2.7
Разделим на .
Этап 7.2.8
Окончательный ответ: .
Этап 7.3
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 8
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 9