Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Найдем вторую производную.
Этап 1.1.1
Найдем первую производную.
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.
Этап 1.1.1.4.1
Объединим и .
Этап 1.1.1.4.2
Сократим общий множитель .
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.
Этап 1.1.1.4.4.1
Умножим на .
Этап 1.1.1.4.4.2
Объединим и .
Этап 1.1.1.5
Упростим.
Этап 1.1.1.5.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.1.1.5.2
Упростим каждый член.
Этап 1.1.1.5.2.1
Умножим на .
Этап 1.1.1.5.2.2
Умножим .
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.
Этап 1.1.2.1
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.1.2.2
Продифференцируем.
Этап 1.1.2.2.1
Перемножим экспоненты в .
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 .
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.
Этап 1.1.2.4.1
Объединим и .
Этап 1.1.2.4.2
Сократим общий множитель и .
Этап 1.1.2.4.2.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.4.2.2
Сократим общие множители.
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.
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 .
Этап 1.1.2.4.4.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 1.1.2.4.4.4.2
Сократим общие множители.
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.
Этап 1.1.2.4.6.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.4.6.2
Вынесем множитель из .
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.
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.
Этап 1.1.2.6.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 1.1.2.6.2
Упростим числитель.
Этап 1.1.2.6.2.1
Упростим каждый член.
Этап 1.1.2.6.2.1.1
Умножим на .
Этап 1.1.2.6.2.1.2
Умножим .
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 .
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 .
Этап 1.2.1
Пусть вторая производная равна .
Этап 1.2.2
Приравняем числитель к нулю.
Этап 1.2.3
Решим уравнение относительно .
Этап 1.2.3.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 1.2.3.2
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 1.2.3.2.1
Разделим каждый член на .
Этап 1.2.3.2.2
Упростим левую часть.
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.
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 .
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 .
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.
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
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
Этап 4.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 4.2
Упростим результат.
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
Этап 5.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 5.2
Упростим результат.
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