Математический анализ Примеры

Найти область, где выполняются условия теоремы Лагранжа о среднем значении f(x)=(x^2-3x-4)/(x+2) , [-1,4]
,
Этап 1
Если функция непрерывна на интервале и дифференцируема на , тогда на интервале существует хотя бы одно вещественное число , такое что . Теорема о среднем выражает отношение между угловым коэффициентом касательной к кривой при и угловым коэффициентом прямой, проходящей через точки и .
Если выражение непрерывно на
и если выражение дифференцируемо на ,
тогда существует хотя бы одна точка на : .
Этап 2
Проверим непрерывность .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1
Чтобы проверить непрерывность функции на промежутке , найдем область определения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 2.1.1
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 2.1.2
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 2.1.3
Область определения ― это все значения , при которых выражение определено.
Интервальное представление:
Обозначение построения множества:
Интервальное представление:
Обозначение построения множества:
Этап 2.2
 — непрерывное выражение в области .
Функция является непрерывной.
Функция является непрерывной.
Этап 3
Найдем производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1
Найдем первую производную.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.1
Продифференцируем, используя правило частного, которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 3.1.2
Продифференцируем.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.1.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.1.2.3
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.1.2.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.1.2.5
Умножим на .
Этап 3.1.2.6
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.1.2.7
Добавим и .
Этап 3.1.2.8
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.1.2.9
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.1.2.10
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.1.2.11
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.2.11.1
Добавим и .
Этап 3.1.2.11.2
Умножим на .
Этап 3.1.3
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.3.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.1.3.2
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.3.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.3.2.1.1
Развернем , используя метод «первые-внешние-внутренние-последние».
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.3.2.1.1.1
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.1.3.2.1.1.2
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.1.3.2.1.1.3
Применим свойство дистрибутивности.
Этап 3.1.3.2.1.2
Упростим и объединим подобные члены.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.3.2.1.2.1
Упростим каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.3.2.1.2.1.1
Перепишем, используя свойство коммутативности умножения.
Этап 3.1.3.2.1.2.1.2
Умножим на , сложив экспоненты.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 3.1.3.2.1.2.1.2.1
Перенесем .
Этап 3.1.3.2.1.2.1.2.2
Умножим на .
Этап 3.1.3.2.1.2.1.3
Перенесем влево от .
Этап 3.1.3.2.1.2.1.4
Умножим на .
Этап 3.1.3.2.1.2.1.5
Умножим на .
Этап 3.1.3.2.1.2.2
Добавим и .
Этап 3.1.3.2.1.3
Умножим на .
Этап 3.1.3.2.1.4
Умножим на .
Этап 3.1.3.2.2
Вычтем из .
Этап 3.1.3.2.3
Добавим и .
Этап 3.1.3.2.4
Добавим и .
Этап 3.2
Первая производная по равна .
Этап 4
Выясним, является ли производная непрерывной на .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1
Чтобы проверить непрерывность функции на промежутке , найдем область определения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.1
Зададим знаменатель в равным , чтобы узнать, где данное выражение не определено.
Этап 4.1.2
Решим относительно .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 4.1.2.1
Приравняем к .
Этап 4.1.2.2
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 4.1.3
Область определения ― это все значения , при которых выражение определено.
Интервальное представление:
Обозначение построения множества:
Интервальное представление:
Обозначение построения множества:
Этап 4.2
 — непрерывное выражение в области .
Функция является непрерывной.
Функция является непрерывной.
Этап 5
Функция является дифференцируемой на , поскольку производная является непрерывной на .
Функция является дифференцируемой.
Этап 6
удовлетворяет двум условиям теоремы о среднем. Это непрерывное выражение в области , дифференцируемое в области .
 — непрерывное выражение в области , дифференцируемое в области .
Этап 7
Найдем значение из интервала .
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
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.1.1
Возведем в степень .
Этап 7.2.1.2
Умножим на .
Этап 7.2.1.3
Добавим и .
Этап 7.2.1.4
Вычтем из .
Этап 7.2.2
Упростим выражение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 7.2.2.1
Добавим и .
Этап 7.2.2.2
Разделим на .
Этап 7.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 8
Решим относительно . .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.1
Разложим на множители каждый член.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.1.1
Умножим на .
Этап 8.1.2
Добавим и .
Этап 8.1.3
Умножим на .
Этап 8.1.4
Добавим и .
Этап 8.1.5
Разделим на .
Этап 8.2
Найдем НОК знаменателей членов уравнения.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.2.1
Нахождение НОЗ для списка значений — это то же самое, что найти НОК для знаменателей этих значений.
Этап 8.2.2
НОК единицы и любого выражения есть это выражение.
Этап 8.3
Каждый член в умножим на , чтобы убрать дроби.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.3.1
Умножим каждый член на .
Этап 8.3.2
Упростим левую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.3.2.1
Сократим общий множитель .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.3.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 8.3.2.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 8.3.3
Упростим правую часть.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.3.3.1
Умножим на .
Этап 8.4
Решим уравнение.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.1
Используем формулу для нахождения корней квадратного уравнения.
Этап 8.4.2
Подставим значения , и в формулу для корней квадратного уравнения и решим относительно .
Этап 8.4.3
Упростим.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.3.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.3.1.1
Возведем в степень .
Этап 8.4.3.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.3.1.2.1
Умножим на .
Этап 8.4.3.1.2.2
Умножим на .
Этап 8.4.3.1.3
Добавим и .
Этап 8.4.3.1.4
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.3.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.4.3.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 8.4.3.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 8.4.3.2
Умножим на .
Этап 8.4.3.3
Упростим .
Этап 8.4.4
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.4.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.4.1.1
Возведем в степень .
Этап 8.4.4.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.4.1.2.1
Умножим на .
Этап 8.4.4.1.2.2
Умножим на .
Этап 8.4.4.1.3
Добавим и .
Этап 8.4.4.1.4
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.4.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.4.4.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 8.4.4.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 8.4.4.2
Умножим на .
Этап 8.4.4.3
Упростим .
Этап 8.4.4.4
Заменим на .
Этап 8.4.5
Упростим выражение, которое нужно решить для части значения .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.5.1
Упростим числитель.
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.5.1.1
Возведем в степень .
Этап 8.4.5.1.2
Умножим .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.5.1.2.1
Умножим на .
Этап 8.4.5.1.2.2
Умножим на .
Этап 8.4.5.1.3
Добавим и .
Этап 8.4.5.1.4
Перепишем в виде .
Нажмите для увеличения количества этапов...
Этап 8.4.5.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.4.5.1.4.2
Перепишем в виде .
Этап 8.4.5.1.5
Вынесем члены из-под знака корня.
Этап 8.4.5.2
Умножим на .
Этап 8.4.5.3
Упростим .
Этап 8.4.5.4
Заменим на .
Этап 8.4.6
Окончательный ответ является комбинацией обоих решений.
Этап 9
Касательная, параллельная прямой, которая проходит через конечные точки и , находится в точке .
Касательная в точке параллельна прямой, которая проходит через конечные точки и .
Этап 10
Касательная, параллельная прямой, которая проходит через конечные точки и , находится в точке .
Касательная в точке параллельна прямой, которая проходит через конечные точки и .
Этап 11