Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.1.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.1.2
Производная по равна .
Этап 1.1.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.2
Объединим дроби.
Этап 1.2.1
Объединим и .
Этап 1.2.2
Объединим и .
Этап 1.2.3
Объединим и .
Этап 1.3
Умножим на .
Этап 1.4
Упростим члены.
Этап 1.4.1
Объединим.
Этап 1.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.4.3
Сократим общий множитель .
Этап 1.4.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.4.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.4.4
Умножим на .
Этап 1.5
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.6
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.7
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.8
Упростим члены.
Этап 1.8.1
Объединим и .
Этап 1.8.2
Объединим и .
Этап 1.8.3
Сократим общий множитель .
Этап 1.8.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.8.3.2
Разделим на .
Этап 1.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.10
Объединим дроби.
Этап 1.10.1
Добавим и .
Этап 1.10.2
Объединим и .
Этап 1.11
Упростим.
Этап 1.11.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.11.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 1.11.2.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 1.11.2.2
Добавим и .
Этап 2
Этап 2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.3
Продифференцируем.
Этап 2.3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.5
Умножим на .
Этап 2.4
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.4.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.4.2
Производная по равна .
Этап 2.4.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.5
Умножим на .
Этап 2.6
Упростим члены.
Этап 2.6.1
Объединим.
Этап 2.6.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.6.3
Сократим общий множитель .
Этап 2.6.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.6.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 2.6.4
Умножим на .
Этап 2.7
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.8
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.9
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.10
Упростим члены.
Этап 2.10.1
Объединим и .
Этап 2.10.2
Объединим и .
Этап 2.10.3
Сократим общий множитель .
Этап 2.10.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 2.10.3.2
Разделим на .
Этап 2.11
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.12
Объединим дроби.
Этап 2.12.1
Добавим и .
Этап 2.12.2
Объединим и .
Этап 2.12.3
Умножим на .
Этап 2.13
Упростим.
Этап 2.13.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3
Упростим числитель.
Этап 2.13.3.1
Упростим каждый член.
Этап 2.13.3.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.1.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.1.3
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.1.4
Упростим числитель.
Этап 2.13.3.1.4.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.1.4.1.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.1.4.1.2
Добавим и .
Этап 2.13.3.1.4.2
Перепишем в разложенном на множители виде.
Этап 2.13.3.1.4.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.4.2.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.4.2.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.4.2.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.4.2.2
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.1.4.2.3
Поскольку оба члена являются полными кубами, выполним разложение на множители, используя формулу разности кубов, , где и .
Этап 2.13.3.1.4.2.4
Упростим.
Этап 2.13.3.1.4.2.4.1
Перенесем влево от .
Этап 2.13.3.1.4.2.4.2
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.1.5
Умножим на .
Этап 2.13.3.1.6
Умножим на .
Этап 2.13.3.1.7
Упростим числитель.
Этап 2.13.3.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.7.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.7.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.7.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.1.7.3
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.1.7.4
Поскольку оба члена являются полными кубами, выполним разложение на множители, используя формулу суммы кубов, , где и .
Этап 2.13.3.1.7.5
Упростим.
Этап 2.13.3.1.7.5.1
Применим правило умножения к .
Этап 2.13.3.1.7.5.2
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.1.7.5.3
Умножим на .
Этап 2.13.3.1.7.5.4
Умножим .
Этап 2.13.3.1.7.5.4.1
Умножим на .
Этап 2.13.3.1.7.5.4.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.1.7.5.5
Перенесем влево от .
Этап 2.13.3.1.7.5.6
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.1.7.6
Объединим показатели степеней.
Этап 2.13.3.1.7.6.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.1.7.6.1.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.1.7.6.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.1.7.6.1.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.1.7.6.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.7.6.3
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.1.7.6.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.1.7.6.5
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.1.7.6.6
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.1.7.6.7
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.1.7.6.8
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.1.7.6.9
Добавим и .
Этап 2.13.3.1.7.6.10
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.1.7.6.11
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.1.7.6.12
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.1.7.6.13
Добавим и .
Этап 2.13.3.1.7.7
Вынесем за скобки отрицательное значение.
Этап 2.13.3.1.8
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.13.3.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.13.3.3
Объединим и .
Этап 2.13.3.4
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.13.3.5
Упростим каждый член.
Этап 2.13.3.5.1
Упростим числитель.
Этап 2.13.3.5.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.2
Умножим .
Этап 2.13.3.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.2.2
Для перемножения модулей следует перемножить члены внутри каждого модуля.
Этап 2.13.3.5.1.2.3
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.5.1.2.4
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.5.1.2.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.2.6
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.3
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.5.1.4
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 2.13.3.5.1.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.5.1.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.5.1.4.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.5.1.5
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 2.13.3.5.1.5.1
Упростим каждый член.
Этап 2.13.3.5.1.5.1.1
Объединим.
Этап 2.13.3.5.1.5.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.5.1.2.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.5.1.2.2
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.5.1.3
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.5.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 2.13.3.5.1.5.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.5.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.13.3.5.1.5.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.13.3.5.1.5.1.5
Перенесем влево от .
Этап 2.13.3.5.1.5.1.6
Сократим общий множитель .
Этап 2.13.3.5.1.5.1.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.5.1.6.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.13.3.5.1.5.1.6.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.13.3.5.1.5.1.7
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.5.2
Вычтем из .
Этап 2.13.3.5.1.6
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.5.1.7
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 2.13.3.5.1.7.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.5.1.7.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.5.1.7.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.5.1.8
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 2.13.3.5.1.8.1
Упростим каждый член.
Этап 2.13.3.5.1.8.1.1
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.8.1.2
Перенесем влево от .
Этап 2.13.3.5.1.8.1.3
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.8.2
Вычтем из .
Этап 2.13.3.5.1.9
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.5.1.10
Упростим.
Этап 2.13.3.5.1.10.1
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.5.1.10.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.10.3
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.11
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.5.1.12
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 2.13.3.5.1.13
Упростим каждый член.
Этап 2.13.3.5.1.13.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.13.1.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.13.1.2
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.13.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.5.1.13.3
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.13.3.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.13.3.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.13.3.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.5.1.13.3.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.13.3.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.13.4
Перенесем влево от .
Этап 2.13.3.5.1.13.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.13.5.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.13.5.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.13.5.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.5.1.13.5.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.13.5.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.13.6
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.5.1.13.7
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.13.7.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.13.7.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.13.8
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.13.9
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.13.10
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.13.11
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.14
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.15
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.16
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.17
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.18
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 2.13.3.5.1.19
Упростим каждый член.
Этап 2.13.3.5.1.19.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.19.1.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.19.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.19.1.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.19.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.5.1.19.3
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.19.3.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.19.3.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.19.3.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.19.4
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.5
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.5.1.19.6
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.19.6.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.19.6.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.19.6.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.19.7
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.8
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.5.1.19.9
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.19.9.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.19.9.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.9.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.5.1.19.9.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.19.9.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.19.10
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.11
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.12
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.19.12.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.19.12.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.12.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.5.1.19.12.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.19.12.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.19.13
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.5.1.19.14
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.19.14.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.19.14.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.14.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.5.1.19.14.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.19.14.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.19.15
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.16
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.5.1.19.17
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.19.17.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.19.17.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.17.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.5.1.19.17.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.5.1.19.17.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.19.18
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.19
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.5.1.19.20
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.5.1.19.20.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.5.1.19.20.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.21
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.22
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.23
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.24
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.25
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.19.26
Умножим на .
Этап 2.13.3.5.1.20
Объединим противоположные члены в .
Этап 2.13.3.5.1.20.1
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.20.2
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.20.3
Вычтем из .
Этап 2.13.3.5.1.20.4
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.21
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.22
Объединим противоположные члены в .
Этап 2.13.3.5.1.22.1
Вычтем из .
Этап 2.13.3.5.1.22.2
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.23
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.24
Вычтем из .
Этап 2.13.3.5.1.25
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.26
Объединим противоположные члены в .
Этап 2.13.3.5.1.26.1
Вычтем из .
Этап 2.13.3.5.1.26.2
Добавим и .
Этап 2.13.3.5.1.27
Изменим порядок членов.
Этап 2.13.3.5.1.28
Перепишем в разложенном на множители виде.
Этап 2.13.3.5.1.28.1
Перегруппируем члены.
Этап 2.13.3.5.1.28.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.28.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.28.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.28.2.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.28.2.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.28.2.5
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.28.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.28.3.1
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.5.1.28.3.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.5.1.28.3.3
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.5.1.28.4
Изменим порядок членов.
Этап 2.13.3.5.1.29
Вынесем за скобки отрицательное значение.
Этап 2.13.3.5.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.13.3.6
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 2.13.3.7
Объединим и .
Этап 2.13.3.8
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 2.13.3.9
Упростим числитель.
Этап 2.13.3.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.9.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.9.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.9.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.9.2
Умножим .
Этап 2.13.3.9.2.1
Умножим на .
Этап 2.13.3.9.2.2
Для перемножения модулей следует перемножить члены внутри каждого модуля.
Этап 2.13.3.9.2.3
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.9.2.4
Возведем в степень .
Этап 2.13.3.9.2.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.9.2.6
Добавим и .
Этап 2.13.3.9.3
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.9.4
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Этап 2.13.3.9.4.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.9.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.9.4.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.9.5
Упростим и объединим подобные члены.
Этап 2.13.3.9.5.1
Упростим каждый член.
Этап 2.13.3.9.5.1.1
Объединим.
Этап 2.13.3.9.5.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.9.5.1.2.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.9.5.1.2.2
Добавим и .
Этап 2.13.3.9.5.1.3
Умножим на .
Этап 2.13.3.9.5.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 2.13.3.9.5.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.9.5.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.13.3.9.5.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.13.3.9.5.1.5
Перенесем влево от .
Этап 2.13.3.9.5.1.6
Сократим общий множитель .
Этап 2.13.3.9.5.1.6.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.9.5.1.6.2
Сократим общий множитель.
Этап 2.13.3.9.5.1.6.3
Перепишем это выражение.
Этап 2.13.3.9.5.1.7
Умножим на .
Этап 2.13.3.9.5.2
Вычтем из .
Этап 2.13.3.9.6
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.13.3.9.7
Упростим.
Этап 2.13.3.9.7.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.9.7.1.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.9.7.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.9.7.1.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.9.7.2
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.13.3.9.7.3
Умножим на .
Этап 2.13.3.9.7.4
Умножим на .
Этап 2.13.3.9.8
Упростим каждый член.
Этап 2.13.3.9.8.1
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.13.3.9.8.1.1
Перенесем .
Этап 2.13.3.9.8.1.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.3.9.8.1.3
Добавим и .
Этап 2.13.3.9.8.2
Умножим на .
Этап 2.13.3.9.9
Изменим порядок членов.
Этап 2.13.3.10
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.11
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.12
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.13
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.14
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.15
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.16
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.17
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.18
Вынесем множитель из .
Этап 2.13.3.19
Перепишем в виде .
Этап 2.13.3.20
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 2.13.4
Объединим термины.
Этап 2.13.4.1
Перепишем в виде произведения.
Этап 2.13.4.2
Умножим на .
Этап 2.13.4.3
Умножим на .
Этап 2.13.4.4
Возведем в степень .
Этап 2.13.4.5
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.13.4.6
Добавим и .
Этап 3
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 4
Этап 4.1
Найдем первую производную.
Этап 4.1.1
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.1.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 4.1.1.2
Производная по равна .
Этап 4.1.1.3
Заменим все вхождения на .
Этап 4.1.2
Объединим дроби.
Этап 4.1.2.1
Объединим и .
Этап 4.1.2.2
Объединим и .
Этап 4.1.2.3
Объединим и .
Этап 4.1.3
Умножим на .
Этап 4.1.4
Упростим члены.
Этап 4.1.4.1
Объединим.
Этап 4.1.4.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.4.3
Сократим общий множитель .
Этап 4.1.4.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.4.3.2
Перепишем это выражение.
Этап 4.1.4.4
Умножим на .
Этап 4.1.5
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.6
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.7
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.8
Упростим члены.
Этап 4.1.8.1
Объединим и .
Этап 4.1.8.2
Объединим и .
Этап 4.1.8.3
Сократим общий множитель .
Этап 4.1.8.3.1
Сократим общий множитель.
Этап 4.1.8.3.2
Разделим на .
Этап 4.1.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.10
Объединим дроби.
Этап 4.1.10.1
Добавим и .
Этап 4.1.10.2
Объединим и .
Этап 4.1.11
Упростим.
Этап 4.1.11.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 4.1.11.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 4.1.11.2.1
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 4.1.11.2.2
Добавим и .
Этап 4.2
Первая производная по равна .
Этап 5
Этап 5.1
Пусть первая производная равна .
Этап 5.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 5.3
Решим уравнение относительно .
Этап 5.3.1
Разложим левую часть уравнения на множители.
Этап 5.3.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.1.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.1.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.1.2
Перепишем в виде .
Этап 5.3.1.3
Поскольку оба члена являются полными кубами, выполним разложение на множители, используя формулу разности кубов, , где и .
Этап 5.3.1.4
Разложим на множители.
Этап 5.3.1.4.1
Упростим.
Этап 5.3.1.4.1.1
Перенесем влево от .
Этап 5.3.1.4.1.2
Возведем в степень .
Этап 5.3.1.4.2
Избавимся от ненужных скобок.
Этап 5.3.2
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 5.3.3
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 5.3.3.1
Приравняем к .
Этап 5.3.3.2
Решим относительно .
Этап 5.3.3.2.1
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 5.3.3.2.2
Упростим .
Этап 5.3.3.2.2.1
Перепишем в виде .
Этап 5.3.3.2.2.2
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что вещественные числа являются положительными.
Этап 5.3.3.2.2.3
Плюс или минус равно .
Этап 5.3.4
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 5.3.4.1
Приравняем к .
Этап 5.3.4.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.3.5
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 5.3.5.1
Приравняем к .
Этап 5.3.5.2
Решим относительно .
Этап 5.3.5.2.1
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 5.3.5.2.2
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 5.3.5.2.3
Упростим.
Этап 5.3.5.2.3.1
Упростим числитель.
Этап 5.3.5.2.3.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.3.5.2.3.1.2
Умножим .
Этап 5.3.5.2.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.3.1.3
Вычтем из .
Этап 5.3.5.2.3.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.3.1.5
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.3.1.6
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.3.1.7
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.3.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.5.2.3.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.3.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.3.5.2.3.1.9
Перенесем влево от .
Этап 5.3.5.2.3.2
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.4
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.3.5.2.4.1
Упростим числитель.
Этап 5.3.5.2.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.3.5.2.4.1.2
Умножим .
Этап 5.3.5.2.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.4.1.3
Вычтем из .
Этап 5.3.5.2.4.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.4.1.5
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.4.1.6
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.4.1.7
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.4.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.5.2.4.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.4.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.3.5.2.4.1.9
Перенесем влево от .
Этап 5.3.5.2.4.2
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.4.3
Заменим на .
Этап 5.3.5.2.4.4
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.4.5
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.5.2.4.6
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.5.2.4.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.3.5.2.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 5.3.5.2.5.1
Упростим числитель.
Этап 5.3.5.2.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 5.3.5.2.5.1.2
Умножим .
Этап 5.3.5.2.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.5.1.3
Вычтем из .
Этап 5.3.5.2.5.1.4
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.5.1.5
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.5.1.6
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.5.1.7
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.5.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.5.2.5.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.5.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 5.3.5.2.5.1.9
Перенесем влево от .
Этап 5.3.5.2.5.2
Умножим на .
Этап 5.3.5.2.5.3
Заменим на .
Этап 5.3.5.2.5.4
Перепишем в виде .
Этап 5.3.5.2.5.5
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.5.2.5.6
Вынесем множитель из .
Этап 5.3.5.2.5.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 5.3.5.2.6
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 5.3.6
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
Этап 6
Этап 6.1
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 6.2
Решим относительно .
Этап 6.2.1
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 6.2.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.2.1.2
Упростим левую часть.
Этап 6.2.1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 6.2.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.2.1.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.2.1.3
Упростим правую часть.
Этап 6.2.1.3.1
Разделим на .
Этап 6.2.2
Избавимся от знаков модуля. В правой части уравнения возникнет знак , поскольку .
Этап 6.2.3
Плюс или минус равно .
Этап 6.2.4
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 6.2.5
Умножим обе части уравнения на .
Этап 6.2.6
Упростим обе части уравнения.
Этап 6.2.6.1
Упростим левую часть.
Этап 6.2.6.1.1
Сократим общий множитель .
Этап 6.2.6.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.2.6.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 6.2.6.2
Упростим правую часть.
Этап 6.2.6.2.1
Умножим на .
Этап 6.2.7
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 6.2.8
Разложим левую часть уравнения на множители.
Этап 6.2.8.1
Перепишем в виде .
Этап 6.2.8.2
Поскольку оба члена являются полными кубами, выполним разложение на множители, используя формулу разности кубов, , где и .
Этап 6.2.8.3
Упростим.
Этап 6.2.8.3.1
Перенесем влево от .
Этап 6.2.8.3.2
Возведем в степень .
Этап 6.2.9
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 6.2.10
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 6.2.10.1
Приравняем к .
Этап 6.2.10.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 6.2.11
Приравняем к , затем решим относительно .
Этап 6.2.11.1
Приравняем к .
Этап 6.2.11.2
Решим относительно .
Этап 6.2.11.2.1
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 6.2.11.2.2
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 6.2.11.2.3
Упростим.
Этап 6.2.11.2.3.1
Упростим числитель.
Этап 6.2.11.2.3.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.2.11.2.3.1.2
Умножим .
Этап 6.2.11.2.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.3.1.3
Вычтем из .
Этап 6.2.11.2.3.1.4
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.3.1.5
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.3.1.6
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.3.1.7
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.3.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.11.2.3.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.3.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 6.2.11.2.3.1.9
Перенесем влево от .
Этап 6.2.11.2.3.2
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.4
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 6.2.11.2.4.1
Упростим числитель.
Этап 6.2.11.2.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.2.11.2.4.1.2
Умножим .
Этап 6.2.11.2.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.4.1.3
Вычтем из .
Этап 6.2.11.2.4.1.4
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.4.1.5
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.4.1.6
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.4.1.7
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.4.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.11.2.4.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.4.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 6.2.11.2.4.1.9
Перенесем влево от .
Этап 6.2.11.2.4.2
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.4.3
Заменим на .
Этап 6.2.11.2.4.4
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.4.5
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.11.2.4.6
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.11.2.4.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6.2.11.2.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Этап 6.2.11.2.5.1
Упростим числитель.
Этап 6.2.11.2.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 6.2.11.2.5.1.2
Умножим .
Этап 6.2.11.2.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.5.1.3
Вычтем из .
Этап 6.2.11.2.5.1.4
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.5.1.5
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.5.1.6
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.5.1.7
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.5.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.11.2.5.1.7.2
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.5.1.8
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 6.2.11.2.5.1.9
Перенесем влево от .
Этап 6.2.11.2.5.2
Умножим на .
Этап 6.2.11.2.5.3
Заменим на .
Этап 6.2.11.2.5.4
Перепишем в виде .
Этап 6.2.11.2.5.5
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.11.2.5.6
Вынесем множитель из .
Этап 6.2.11.2.5.7
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 6.2.11.2.6
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 6.2.12
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
Этап 6.3
Уравнение не определено, если знаменатель равен , аргумент под знаком квадратного корня меньше или аргумент под знаком логарифма меньше или равен .
Этап 7
Критические точки, которые необходимо вычислить.
Этап 8
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 9
Этап 9.1
Сократим выражение, путем отбрасывания общих множителей.
Этап 9.1.1
Сократим общий множитель и .
Этап 9.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.1.2
Сократим общие множители.
Этап 9.1.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.2
Упростим выражение.
Этап 9.1.2.1
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 9.1.2.2
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 9.1.2.3
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 9.1.2.4
Умножим на .
Этап 9.2
Упростим знаменатель.
Этап 9.2.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 9.2.2
Объединим и .
Этап 9.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 9.2.4
Упростим числитель.
Этап 9.2.4.1
Умножим на .
Этап 9.2.4.2
Вычтем из .
Этап 9.2.5
Разделим на .
Этап 9.2.6
Абсолютное значение ― это расстояние между числом и нулем. Расстояние между и равно .
Этап 9.2.7
Возведем в степень .
Этап 9.3
Упростим выражение.
Этап 9.3.1
Разделим на .
Этап 9.3.2
Умножим на .
Этап 10
Этап 10.1
Разобьем на отдельные интервалы в окрестности значений , при которых первая производная равна или не определена.
Этап 10.2
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 10.2.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.2.2
Упростим результат.
Этап 10.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 10.2.2.2
Упростим числитель.
Этап 10.2.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 10.2.2.2.2
Возведем в степень .
Этап 10.2.2.2.3
Умножим на .
Этап 10.2.2.2.4
Вычтем из .
Этап 10.2.2.3
Упростим знаменатель.
Этап 10.2.2.3.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.2.3.2
Объединим и .
Этап 10.2.2.3.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.2.3.4
Упростим числитель.
Этап 10.2.2.3.4.1
Умножим на .
Этап 10.2.2.3.4.2
Вычтем из .
Этап 10.2.2.3.5
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.2.2.3.6
приблизительно равно . Это отрицательное число, поэтому обратим знак и вычтем абсолютное значение.
Этап 10.2.2.4
Объединим дроби.
Этап 10.2.2.4.1
Объединим и .
Этап 10.2.2.4.2
Упростим выражение.
Этап 10.2.2.4.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.2.4.2.2
Разделим на .
Этап 10.2.2.4.2.3
Разделим на .
Этап 10.2.2.5
Окончательный ответ: .
Этап 10.3
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 10.3.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.3.2
Упростим результат.
Этап 10.3.2.1
Возведем в степень .
Этап 10.3.2.2
Упростим числитель.
Этап 10.3.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 10.3.2.2.2
Возведем в степень .
Этап 10.3.2.2.3
Умножим на .
Этап 10.3.2.2.4
Вычтем из .
Этап 10.3.2.3
Упростим знаменатель.
Этап 10.3.2.3.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.3.2.3.2
Объединим и .
Этап 10.3.2.3.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.3.2.3.4
Упростим числитель.
Этап 10.3.2.3.4.1
Умножим на .
Этап 10.3.2.3.4.2
Вычтем из .
Этап 10.3.2.3.5
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 10.3.2.3.6
приблизительно равно . Это отрицательное число, поэтому обратим знак и вычтем абсолютное значение.
Этап 10.3.2.4
Объединим дроби.
Этап 10.3.2.4.1
Объединим и .
Этап 10.3.2.4.2
Упростим выражение.
Этап 10.3.2.4.2.1
Умножим на .
Этап 10.3.2.4.2.2
Разделим на .
Этап 10.3.2.4.2.3
Разделим на .
Этап 10.3.2.5
Окончательный ответ: .
Этап 10.4
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 10.4.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.4.2
Упростим результат.
Этап 10.4.2.1
Возведем в степень .
Этап 10.4.2.2
Упростим числитель.
Этап 10.4.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 10.4.2.2.2
Возведем в степень .
Этап 10.4.2.2.3
Умножим на .
Этап 10.4.2.2.4
Вычтем из .
Этап 10.4.2.3
Упростим знаменатель.
Этап 10.4.2.3.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.4.2.3.2
Объединим и .
Этап 10.4.2.3.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.4.2.3.4
Упростим числитель.
Этап 10.4.2.3.4.1
Умножим на .
Этап 10.4.2.3.4.2
Вычтем из .
Этап 10.4.2.3.5
Разделим на .
Этап 10.4.2.3.6
Абсолютное значение ― это расстояние между числом и нулем. Расстояние между и равно .
Этап 10.4.2.4
Упростим выражение.
Этап 10.4.2.4.1
Умножим на .
Этап 10.4.2.4.2
Разделим на .
Этап 10.4.2.5
Окончательный ответ: .
Этап 10.5
Поскольку первая производная не меняет знак в окрестности , в этой точке нет ни локального максимума, ни локального минимума.
Не локальный максимум или минимум
Этап 10.6
Поскольку первая производная меняет знак с отрицательного на положительный в окрестности , — локальный минимум.
— локальный минимум
— локальный минимум
Этап 11