Математический анализ Примеры

Найти вогнутость f(x)=(5 натуральный логарифм от x)/x
Этап 1
Find the values where the second derivative is equal to .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.1.1.2
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.1.1.3
Производная по равна .
Этап 1.1.1.4
Продифференцируем, используя правило степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1.4.1
Объединим и .
Этап 1.1.1.4.2
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1.4.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 1.1.1.4.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 1.1.1.4.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.1.1.4.4
Объединим дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1.4.4.1
Умножим на .
Этап 1.1.1.4.4.2
Объединим и .
Этап 1.1.1.5
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.1.1.5.2
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1.5.2.1
Умножим на .
Этап 1.1.1.5.2.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.1.5.2.2.1
Умножим на .
Этап 1.1.1.5.2.2.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 1.1.2
Найдем вторую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.1
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.1.2.2
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.2.1
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.2.1.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 1.1.2.2.1.2
Умножим на .
Этап 1.1.2.2.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 1.1.2.2.3
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 1.1.2.2.4
Добавим и .
Этап 1.1.2.2.5
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.1.2.3
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.3.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.1.2.3.2
Производная по равна .
Этап 1.1.2.3.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.1.2.4
Продифференцируем, используя правило степени.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.4.1
Объединим и .
Этап 1.1.2.4.2
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.4.2.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.4.2.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.4.2.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.4.2.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 1.1.2.4.2.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 1.1.2.4.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.1.2.4.4
Упростим члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.4.4.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.4.4.2
Объединим и .
Этап 1.1.2.4.4.3
Объединим и .
Этап 1.1.2.4.4.4
Сократим общий множитель и .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.4.4.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.4.4.4.2
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.4.4.4.2.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.4.4.4.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 1.1.2.4.4.4.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 1.1.2.4.4.4.2.4
Разделим на .
Этап 1.1.2.4.5
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.1.2.4.6
Упростим с помощью разложения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.4.6.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.4.6.2
Вынесем множитель из .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.4.6.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.4.6.2.2
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.4.6.2.3
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.5
Сократим общие множители.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.5.2
Сократим общий множитель.
Этап 1.1.2.5.3
Перепишем это выражение.
Этап 1.1.2.6
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.1.2.6.2
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.6.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.6.2.1.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.6.2.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.6.2.1.2.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.6.2.1.2.2
Упростим путем переноса под логарифм.
Этап 1.1.2.6.2.1.3
Перемножим экспоненты в .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.1.2.6.2.1.3.1
Применим правило степени и перемножим показатели, .
Этап 1.1.2.6.2.1.3.2
Умножим на .
Этап 1.1.2.6.2.2
Вычтем из .
Этап 1.1.2.6.3
Перепишем в виде .
Этап 1.1.2.6.4
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.6.5
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.6.6
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 1.1.3
Вторая производная по равна .
Этап 1.2
Приравняем вторую производную к , затем найдем решение уравнения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.1
Пусть вторая производная равна .
Этап 1.2.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 1.2.3
Решим уравнение относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.3.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 1.2.3.2
Разделим каждый член на и упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.3.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 1.2.3.2.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.3.2.2.1
Деление двух отрицательных значений дает положительное значение.
Этап 1.2.3.2.2.2
Разделим на .
Этап 1.2.3.2.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.3.2.3.1
Разделим на .
Этап 1.2.3.3
Чтобы решить относительно , перепишем уравнение, используя свойства логарифмов.
Этап 1.2.3.4
Перепишем в экспоненциальной форме, используя определение логарифма. Если и  — положительные вещественные числа и , то эквивалентно .
Этап 1.2.3.5
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.3.5.1
Перепишем уравнение в виде .
Этап 1.2.3.5.2
Возьмем указанный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.
Этап 1.2.3.5.3
Упростим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.3.5.3.1
Вынесем за скобки.
Этап 1.2.3.5.3.2
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 1.2.3.5.3.3
Перепишем в виде .
Этап 1.2.3.5.3.4
Вынесем члены из-под знака корня, предполагая, что это вещественные числа.
Этап 1.2.3.5.4
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 1.2.3.5.4.1
Сначала с помощью положительного значения найдем первое решение.
Этап 1.2.3.5.4.2
Затем, используя отрицательное значение , найдем второе решение.
Этап 1.2.3.5.4.3
Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.
Этап 2
Найдем область определения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Зададим аргумент в большим , чтобы узнать, где определено данное выражение.
Этап 2.2
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 2.3
Область определения ― это все значения , при которых выражение определено.
Интервальное представление:
Обозначение построения множества:
Интервальное представление:
Обозначение построения множества:
Этап 3
Создадим интервалы вокруг значений , в которых вторая производная равна нулю или не определена.
Этап 4
Подставим любое число из интервала в выражение для второй производной и вычислим выпуклость.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 4.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.2.1
Возведем в степень .
Этап 4.2.2
Возведем в степень .
Этап 4.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 4.3
График вогнут вниз на интервале , поскольку имеет отрицательное значение.
Вогнутость вниз на интервале , поскольку меньше нуля
Вогнутость вниз на интервале , поскольку меньше нуля
Этап 5
Подставим любое число из интервала в выражение для второй производной и вычислим выпуклость.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 5.2
Упростим результат.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 5.2.1
Возведем в степень .
Этап 5.2.2
Возведем в степень .
Этап 5.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 5.3
График вогнут вверх на интервале , поскольку имеет положительное значение.
Вогнутость вверх на интервале , поскольку больше нуля
Вогнутость вверх на интервале , поскольку больше нуля
Этап 6
График вогнут вниз, когда вторая производная отрицательна, и вогнут вверх, когда вторая производная положительна.
Вогнутость вниз на интервале , поскольку меньше нуля
Вогнутость вверх на интервале , поскольку больше нуля
Этап 7