Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Продифференцируем.
Этап 1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.1.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.2
Найдем значение .
Этап 1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.2
Перепишем в виде .
Этап 1.2.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.2.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.2.4
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.2.5
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.6
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.7
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.2.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.2.10
Умножим на .
Этап 1.2.11
Умножим на .
Этап 1.2.12
Добавим и .
Этап 1.2.13
Умножим на .
Этап 1.3
Упростим.
Этап 1.3.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 1.3.2
Объединим термины.
Этап 1.3.2.1
Объединим и .
Этап 1.3.2.2
Добавим и .
Этап 1.3.3
Изменим порядок множителей в .
Этап 1.3.4
Умножим на .
Этап 1.3.5
Упростим числитель.
Этап 1.3.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.5.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.5.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.5.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 1.3.5.2
Умножим на .
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
Перемножим экспоненты в .
Этап 2.3.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 2.3.1.2
Умножим на .
Этап 2.3.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
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 2.3.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.3.7
Упростим выражение.
Этап 2.3.7.1
Добавим и .
Этап 2.3.7.2
Перенесем влево от .
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
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.4.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.5
Продифференцируем.
Этап 2.5.1
Умножим на .
Этап 2.5.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.5.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.5.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.5.5
Умножим на .
Этап 2.5.6
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.5.7
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.5.8
Умножим на .
Этап 2.5.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.5.10
Объединим дроби.
Этап 2.5.10.1
Добавим и .
Этап 2.5.10.2
Объединим и .
Этап 2.6
Упростим.
Этап 2.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.6.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.6.3
Упростим числитель.
Этап 2.6.3.1
Упростим каждый член.
Этап 2.6.3.1.1
Перепишем в виде .
Этап 2.6.3.1.2
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 2.6.3.1.3
Упростим каждый член.
Этап 2.6.3.1.3.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.3.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.3.2.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.3.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.6.3.1.3.2.3
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.3.3
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.4
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.3.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.3.5.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.3.5.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.5.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.6.3.1.3.5.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.6.3.1.3.5.3
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.3.6
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.7
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.8
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.3.9
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.3.9.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.3.9.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.9.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.6.3.1.3.9.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.6.3.1.3.9.3
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.3.10
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.11
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.3.12
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.3.12.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.3.12.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.13
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.14
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.15
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.16
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.3.17
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.4
Вычтем из .
Этап 2.6.3.1.5
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.6
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.7
Вычтем из .
Этап 2.6.3.1.8
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.6.3.1.9
Упростим.
Этап 2.6.3.1.9.1
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.9.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.9.3
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.9.4
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.9.5
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.10
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.6.3.1.11
Упростим.
Этап 2.6.3.1.11.1
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.11.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.11.3
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.11.4
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.11.5
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.12
Упростим каждый член.
Этап 2.6.3.1.12.1
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.12.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.13
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 2.6.3.1.14
Упростим каждый член.
Этап 2.6.3.1.14.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.14.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.14.2.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.14.2.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.14.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.6.3.1.14.2.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.6.3.1.14.2.3
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.14.3
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.14.4
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.14.5
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.14.6
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.14.6.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.14.6.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.14.7
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.14.8
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.14.9
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.14.10
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.15
Вычтем из .
Этап 2.6.3.1.16
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.17
Развернем , умножив каждый член в первом выражении на каждый член во втором выражении.
Этап 2.6.3.1.18
Упростим каждый член.
Этап 2.6.3.1.18.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.18.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.18.2.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.18.2.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.2.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.6.3.1.18.2.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.6.3.1.18.2.3
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.18.3
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.4
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.18.5
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.18.5.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.18.5.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.5.2.1
Возведем в степень .
Этап 2.6.3.1.18.5.2.2
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.6.3.1.18.5.3
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.18.6
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.7
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 2.6.3.1.18.8
Умножим на , сложив экспоненты.
Этап 2.6.3.1.18.8.1
Перенесем .
Этап 2.6.3.1.18.8.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.9
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.10
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.11
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.12
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.13
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.18.14
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.19
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.20
Вычтем из .
Этап 2.6.3.1.21
Добавим и .
Этап 2.6.3.1.22
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 2.6.3.1.23
Упростим.
Этап 2.6.3.1.23.1
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.23.2
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.23.3
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.23.4
Умножим на .
Этап 2.6.3.1.23.5
Умножим на .
Этап 2.6.3.2
Вычтем из .
Этап 2.6.3.3
Добавим и .
Этап 2.6.3.4
Вычтем из .
Этап 2.6.3.5
Добавим и .
Этап 2.6.3.6
Вычтем из .
Этап 2.6.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.2
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.3
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.4
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.5
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.6
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.7
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.8
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.4.9
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.5
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.6
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.7
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.8
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.9
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.10
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.11
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.12
Перепишем в виде .
Этап 2.6.13
Вынесем множитель из .
Этап 2.6.14
Перепишем в виде .
Этап 2.6.15
Вынесем знак минуса перед дробью.
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.
Этап 4.1.1.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.1.2
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.2
Найдем значение .
Этап 4.1.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.2.2
Перепишем в виде .
Этап 4.1.2.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 4.1.2.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 4.1.2.3.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 4.1.2.4
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 4.1.2.5
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.2.6
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2.7
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 4.1.2.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 4.1.2.9
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 4.1.2.10
Умножим на .
Этап 4.1.2.11
Умножим на .
Этап 4.1.2.12
Добавим и .
Этап 4.1.2.13
Умножим на .
Этап 4.1.3
Упростим.
Этап 4.1.3.1
Перепишем выражение, используя правило отрицательных степеней .
Этап 4.1.3.2
Объединим термины.
Этап 4.1.3.2.1
Объединим и .
Этап 4.1.3.2.2
Добавим и .
Этап 4.1.3.3
Изменим порядок множителей в .
Этап 4.1.3.4
Умножим на .
Этап 4.1.3.5
Упростим числитель.
Этап 4.1.3.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.5.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.5.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.5.1.3
Вынесем множитель из .
Этап 4.1.3.5.2
Умножим на .
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
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.3.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.3.1.2
Упростим левую часть.
Этап 5.3.1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.3.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.1.2.1.2
Разделим на .
Этап 5.3.1.3
Упростим правую часть.
Этап 5.3.1.3.1
Разделим на .
Этап 5.3.2
Добавим к обеим частям уравнения.
Этап 5.3.3
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.3.3.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.3.3.2
Упростим левую часть.
Этап 5.3.3.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.3.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.3.3.2.1.2
Разделим на .
Этап 6
Этап 6.1
Область определения выражения ― все действительные числа, за исключением случаев, когда выражение не определено. В данном случае не существует вещественного числа, при котором выражение не определено.
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
Упростим числитель.
Этап 9.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.2
Возведем в степень .
Этап 9.1.3
Возведем в степень .
Этап 9.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.5
Умножим на .
Этап 9.1.6
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.7
Возведем в степень .
Этап 9.1.8
Возведем в степень .
Этап 9.1.9
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.9.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.9.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.9.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.10
Умножим на .
Этап 9.1.11
Применим правило умножения к .
Этап 9.1.12
Возведем в степень .
Этап 9.1.13
Возведем в степень .
Этап 9.1.14
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.14.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.14.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.14.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.15
Умножим на .
Этап 9.1.16
Сократим общий множитель .
Этап 9.1.16.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.1.16.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.1.16.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.1.17
Умножим на .
Этап 9.1.18
Вычтем из .
Этап 9.1.19
Добавим и .
Этап 9.1.20
Вычтем из .
Этап 9.1.21
Добавим и .
Этап 9.2
Упростим знаменатель.
Этап 9.2.1
Применим правило умножения к .
Этап 9.2.2
Возведем в степень .
Этап 9.2.3
Возведем в степень .
Этап 9.2.4
Сократим общий множитель .
Этап 9.2.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 9.2.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 9.2.5
Сократим общий множитель .
Этап 9.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.2.5.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.2.5.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.2.6
Умножим на .
Этап 9.2.7
Вычтем из .
Этап 9.2.8
Добавим и .
Этап 9.2.9
Возведем в степень .
Этап 9.3
Сократим выражение, путем отбрасывания общих множителей.
Этап 9.3.1
Умножим на .
Этап 9.3.2
Сократим общий множитель и .
Этап 9.3.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.3.2.2
Сократим общие множители.
Этап 9.3.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.3.2.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.3.2.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.3.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 9.4
Умножим .
Этап 9.4.1
Умножим на .
Этап 9.4.2
Умножим на .
Этап 10
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 11
Этап 11.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 11.2
Упростим результат.
Этап 11.2.1
Упростим каждый член.
Этап 11.2.1.1
Упростим знаменатель.
Этап 11.2.1.1.1
Применим правило умножения к .
Этап 11.2.1.1.2
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.1.3
Возведем в степень .
Этап 11.2.1.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.1.4.1
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.1.4.2
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.1.5
Сократим общий множитель .
Этап 11.2.1.1.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.2.1.1.5.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.2.1.1.5.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2.1.1.6
Умножим на .
Этап 11.2.1.1.7
Вычтем из .
Этап 11.2.1.1.8
Добавим и .
Этап 11.2.1.2
Разделим на .
Этап 11.2.1.3
Умножим на .
Этап 11.2.2
Вычтем из .
Этап 11.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 12
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
Этап 13