Математический анализ Примеры

$4 x^{3} - 4 x$

Step 1

Найдем первую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Найдем первую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

По правилу суммы производная $4 x^{3} - 4 x$ по $x$ имеет вид $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 4 x]$ .

$f' (x) = \frac{d}{d x} (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 4 x)$

Найдем значение $\frac{d}{d x} [4 x^{3}]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Поскольку $4$ является константой относительно $x$ , производная $4 x^{3}$ по $x$ равна $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$f' (x) = 4 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 4 x)$

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 3$ .

$f' (x) = 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 4 x)$

Умножим $3$ на $4$ .

$f' (x) = 12 x^{2} + \frac{d}{d x} (- 4 x)$

Найдем значение $\frac{d}{d x} [- 4 x]$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Поскольку $- 4$ является константой относительно $x$ , производная $- 4 x$ по $x$ равна $- 4 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f' (x) = 12 x^{2} - 4 \frac{d}{d x} x$

Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ имеет вид $n x^{n - 1}$ , где $n = 1$ .

$f' (x) = 12 x^{2} - 4 \cdot 1$

Умножим $- 4$ на $1$ .

$f' (x) = 12 x^{2} - 4$

Первая производная $f (x)$ по $x$ равна $12 x^{2} - 4$ .

$12 x^{2} - 4$

Step 2

Приравняем первую производную к $0$ , затем найдем решение уравнения $12 x^{2} - 4 = 0$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Пусть первая производная равна $0$ .

$12 x^{2} - 4 = 0$

Добавим $4$ к обеим частям уравнения.

$12 x^{2} = 4$

Разделим каждый член $12 x^{2} = 4$ на $12$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Разделим каждый член $12 x^{2} = 4$ на $12$ .

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{4}{12}$

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Сократим общий множитель $12$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Сократим общий множитель.

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{4}{12}$

Разделим $x^{2}$ на $1$ .

$x^{2} = \frac{4}{12}$

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Сократим общий множитель $4$ и $12$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Вынесем множитель $4$ из $4$ .

$x^{2} = \frac{4 (1)}{12}$

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Вынесем множитель $4$ из $12$ .

$x^{2} = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 3}$

Сократим общий множитель.

$x^{2} = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 3}$

Перепишем это выражение.

$x^{2} = \frac{1}{3}$

Возьмем квадратный корень от обеих частей уравнения, чтобы исключить член со степенью в левой части.

$x = \pm \sqrt{\frac{1}{3}}$

Упростим $\pm \sqrt{\frac{1}{3}}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Перепишем $\sqrt{\frac{1}{3}}$ в виде $\frac{\sqrt{1}}{\sqrt{3}}$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{1}}{\sqrt{3}}$

Любой корень из $1$ равен $1$ .

$x = \pm \frac{1}{\sqrt{3}}$

Умножим $\frac{1}{\sqrt{3}}$ на $\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}}$ .

$x = \pm \frac{1}{\sqrt{3}} \cdot \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}}$

Объединим и упростим знаменатель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Умножим $\frac{1}{\sqrt{3}}$ на $\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3}}$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{3} \sqrt{3}}$

Возведем $\sqrt{3}$ в степень $1$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{{\sqrt{3}}^{1} \sqrt{3}}$

Возведем $\sqrt{3}$ в степень $1$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{{\sqrt{3}}^{1} {\sqrt{3}}^{1}}$

Применим правило степени $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ для объединения показателей.

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{{\sqrt{3}}^{1 + 1}}$

Добавим $1$ и $1$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{{\sqrt{3}}^{2}}$

Перепишем ${\sqrt{3}}^{2}$ в виде $3$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

С помощью $\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ запишем $\sqrt{3}$ в виде $3^{\frac{1}{2}}$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{{(3^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

Применим правило степени и перемножим показатели, ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{3^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

Объединим $\frac{1}{2}$ и $2$ .

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{3^{\frac{2}{2}}}$

Сократим общий множитель $2$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Сократим общий множитель.

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{3^{\frac{2}{2}}}$

Перепишем это выражение.

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{3^{1}}$

Найдем экспоненту.

$x = \pm \frac{\sqrt{3}}{3}$

Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Сначала с помощью положительного значения $\pm$ найдем первое решение.

$x = \frac{\sqrt{3}}{3}$

Затем, используя отрицательное значение $\pm$ , найдем второе решение.

$x = - \frac{\sqrt{3}}{3}$

Полное решение является результатом как положительных, так и отрицательных частей решения.

$x = \frac{\sqrt{3}}{3}, - \frac{\sqrt{3}}{3}$

Step 3

Найдем значения, при которых производная не определена.

Нажмите для увеличения количества этапов...

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.

Step 4

Вычислим $4 x^{3} - 4 x$ для каждого значения $x$ , для которого производная равна $0$ или не определена.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Найдем значение в $x = \frac{\sqrt{3}}{3}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Подставим $\frac{\sqrt{3}}{3}$ вместо $x$ .

$4 {(\frac{\sqrt{3}}{3})}^{3} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Применим правило умножения к $\frac{\sqrt{3}}{3}$ .

$4 \frac{{\sqrt{3}}^{3}}{3^{3}} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Перепишем ${\sqrt{3}}^{3}$ в виде ${(3^{3})}^{\frac{1}{2}}$ .

$4 \frac{\sqrt{3^{3}}}{3^{3}} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Возведем $3$ в степень $3$ .

$4 \frac{\sqrt{27}}{3^{3}} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Перепишем $27$ в виде $3^{2} \cdot 3$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Вынесем множитель $9$ из $27$ .

$4 \frac{\sqrt{9 (3)}}{3^{3}} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Перепишем $9$ в виде $3^{2}$ .

$4 \frac{\sqrt{3^{2} \cdot 3}}{3^{3}} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Вынесем члены из-под знака корня.

$4 \frac{3 \sqrt{3}}{3^{3}} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Возведем $3$ в степень $3$ .

$4 \frac{3 \sqrt{3}}{27} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Сократим общий множитель $3$ и $27$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Вынесем множитель $3$ из $3 \sqrt{3}$ .

$4 \frac{3 (\sqrt{3})}{27} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Вынесем множитель $3$ из $27$ .

$4 \frac{3 \sqrt{3}}{3 \cdot 9} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Сократим общий множитель.

$4 \frac{3 \sqrt{3}}{3 \cdot 9} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Перепишем это выражение.

$4 \frac{\sqrt{3}}{9} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Объединим $4$ и $\frac{\sqrt{3}}{9}$ .

$\frac{4 \sqrt{3}}{9} - 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Объединим $- 4$ и $\frac{\sqrt{3}}{3}$ .

$\frac{4 \sqrt{3}}{9} + \frac{- 4 \sqrt{3}}{3}$

Вынесем знак минуса перед дробью.

$\frac{4 \sqrt{3}}{9} - \frac{4 \sqrt{3}}{3}$

Чтобы записать $- \frac{4 \sqrt{3}}{3}$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{3}{3}$ .

$\frac{4 \sqrt{3}}{9} - \frac{4 \sqrt{3}}{3} \cdot \frac{3}{3}$

Запишем каждое выражение с общим знаменателем $9$ , умножив на подходящий множитель $1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Умножим $\frac{4 \sqrt{3}}{3}$ на $\frac{3}{3}$ .

$\frac{4 \sqrt{3}}{9} - \frac{4 \sqrt{3} \cdot 3}{3 \cdot 3}$

Умножим $3$ на $3$ .

$\frac{4 \sqrt{3}}{9} - \frac{4 \sqrt{3} \cdot 3}{9}$

Объединим числители над общим знаменателем.

$\frac{4 \sqrt{3} - 4 \sqrt{3} \cdot 3}{9}$

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Умножим $3$ на $- 4$ .

$\frac{4 \sqrt{3} - 12 \sqrt{3}}{9}$

Вычтем $12 \sqrt{3}$ из $4 \sqrt{3}$ .

$\frac{- 8 \sqrt{3}}{9}$

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{8 \sqrt{3}}{9}$

Найдем значение в $x = - \frac{\sqrt{3}}{3}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Подставим $- \frac{\sqrt{3}}{3}$ вместо $x$ .

$4 {(- \frac{\sqrt{3}}{3})}^{3} - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Упростим каждый член.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Применим правило степени ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ для распределения показателей.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Применим правило умножения к $- \frac{\sqrt{3}}{3}$ .

$4 ({(- 1)}^{3} {(\frac{\sqrt{3}}{3})}^{3}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Применим правило умножения к $\frac{\sqrt{3}}{3}$ .

$4 ({(- 1)}^{3} \frac{{\sqrt{3}}^{3}}{3^{3}}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Возведем $- 1$ в степень $3$ .

$4 (- \frac{{\sqrt{3}}^{3}}{3^{3}}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Перепишем ${\sqrt{3}}^{3}$ в виде ${(3^{3})}^{\frac{1}{2}}$ .

$4 (- \frac{\sqrt{3^{3}}}{3^{3}}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Возведем $3$ в степень $3$ .

$4 (- \frac{\sqrt{27}}{3^{3}}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Перепишем $27$ в виде $3^{2} \cdot 3$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Вынесем множитель $9$ из $27$ .

$4 (- \frac{\sqrt{9 (3)}}{3^{3}}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Перепишем $9$ в виде $3^{2}$ .

$4 (- \frac{\sqrt{3^{2} \cdot 3}}{3^{3}}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Вынесем члены из-под знака корня.

$4 (- \frac{3 \sqrt{3}}{3^{3}}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Возведем $3$ в степень $3$ .

$4 (- \frac{3 \sqrt{3}}{27}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Сократим общий множитель $3$ и $27$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Вынесем множитель $3$ из $3 \sqrt{3}$ .

$4 (- \frac{3 (\sqrt{3})}{27}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Сократим общие множители.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Вынесем множитель $3$ из $27$ .

$4 (- \frac{3 \sqrt{3}}{3 \cdot 9}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Сократим общий множитель.

$4 (- \frac{3 \sqrt{3}}{3 \cdot 9}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Перепишем это выражение.

$4 (- \frac{\sqrt{3}}{9}) - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Умножим $4 (- \frac{\sqrt{3}}{9})$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Умножим $- 1$ на $4$ .

$- 4 \frac{\sqrt{3}}{9} - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Объединим $- 4$ и $\frac{\sqrt{3}}{9}$ .

$\frac{- 4 \sqrt{3}}{9} - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Вынесем знак минуса перед дробью.

$- \frac{(4) \sqrt{3}}{9} - 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$

Умножим $- 4 (- \frac{\sqrt{3}}{3})$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Умножим $- 1$ на $- 4$ .

$- \frac{4 \sqrt{3}}{9} + 4 \frac{\sqrt{3}}{3}$

Объединим $4$ и $\frac{\sqrt{3}}{3}$ .

$- \frac{4 \sqrt{3}}{9} + \frac{4 \sqrt{3}}{3}$

Чтобы записать $\frac{4 \sqrt{3}}{3}$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{4 \sqrt{3}}{9} + \frac{4 \sqrt{3}}{3} \cdot \frac{3}{3}$

Запишем каждое выражение с общим знаменателем $9$ , умножив на подходящий множитель $1$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Умножим $\frac{4 \sqrt{3}}{3}$ на $\frac{3}{3}$ .

$- \frac{4 \sqrt{3}}{9} + \frac{4 \sqrt{3} \cdot 3}{3 \cdot 3}$

Умножим $3$ на $3$ .

$- \frac{4 \sqrt{3}}{9} + \frac{4 \sqrt{3} \cdot 3}{9}$

Объединим числители над общим знаменателем.

$\frac{- 4 \sqrt{3} + 4 \sqrt{3} \cdot 3}{9}$

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Умножим $3$ на $4$ .

$\frac{- 4 \sqrt{3} + 12 \sqrt{3}}{9}$

Добавим $- 4 \sqrt{3}$ и $12 \sqrt{3}$ .

$\frac{8 \sqrt{3}}{9}$

Перечислим все точки.

$(\frac{\sqrt{3}}{3}, - \frac{8 \sqrt{3}}{9}), (- \frac{\sqrt{3}}{3}, \frac{8 \sqrt{3}}{9})$

Step 5