Giải tích Ví dụ

$f (x) = x^{5} - 5 x^{3} - 20 x - 2$

Bước 1

Tìm đạo hàm bậc một của hàm số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1

Tìm đạo hàm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.1.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $x^{5} - 5 x^{3} - 20 x - 2$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 5 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 5 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 1.1.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 5$ .

$5 x^{4} + \frac{d}{d x} [- 5 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 1.2

Tính $\frac{d}{d x} [- 5 x^{3}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.2.1

Vì $- 5$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 5 x^{3}$ đối với $x$ là $- 5 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$5 x^{4} - 5 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 1.2.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 3$ .

$5 x^{4} - 5 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 1.2.3

Nhân $3$ với $- 5$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 1.3

Tính $\frac{d}{d x} [- 20 x]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.3.1

Vì $- 20$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 20 x$ đối với $x$ là $- 20 \frac{d}{d x} [x]$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 1.3.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 1$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 1.3.3

Nhân $- 20$ với $1$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 1.4

Tìm đạo hàm bằng quy tắc hằng số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 1.4.1

Vì $- 2$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $- 2$ đối với $x$ là $0$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 + 0$

Bước 1.4.2

Cộng $5 x^{4} - 15 x^{2} - 20$ và $0$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20$

Bước 2

Tìm đạo hàm bậc hai của hàm số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $5 x^{4} - 15 x^{2} - 20$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [5 x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 15 x^{2}] + \frac{d}{d x} [- 20]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (5 x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 15 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 20)$

Bước 2.2

Tính $\frac{d}{d x} [5 x^{4}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.2.1

Vì $5$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $5 x^{4}$ đối với $x$ là $5 \frac{d}{d x} [x^{4}]$ .

$f'' (x) = 5 \frac{d}{d x} (x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 15 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 20)$

Bước 2.2.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 4$ .

$f'' (x) = 5 (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 15 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 20)$

Bước 2.2.3

Nhân $4$ với $5$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} + \frac{d}{d x} (- 15 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 20)$

Bước 2.3

Tính $\frac{d}{d x} [- 15 x^{2}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.3.1

Vì $- 15$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 15 x^{2}$ đối với $x$ là $- 15 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} - 15 \frac{d}{d x} x^{2} + \frac{d}{d x} (- 20)$

Bước 2.3.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 2$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} - 15 (2 x) + \frac{d}{d x} (- 20)$

Bước 2.3.3

Nhân $2$ với $- 15$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} - 30 x + \frac{d}{d x} (- 20)$

Bước 2.4

Tìm đạo hàm bằng quy tắc hằng số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.4.1

Vì $- 20$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $- 20$ đối với $x$ là $0$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} - 30 x + 0$

Bước 2.4.2

Cộng $20 x^{3} - 30 x$ và $0$ .

$f'' (x) = 20 x^{3} - 30 x$

Bước 3

Để tìm các giá trị cực đại địa phương và cực tiểu địa phương của hàm số, đặt đạo hàm bằng $0$ và giải.

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 = 0$

Bước 4

Tìm đạo hàm bậc một.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1

Tìm đạo hàm bậc một.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1.1

Tìm đạo hàm.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1.1.1

Theo Quy tắc tổng, đạo hàm của $x^{5} - 5 x^{3} - 20 x - 2$ đối với $x$ là $\frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 5 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$ .

$\frac{d}{d x} [x^{5}] + \frac{d}{d x} [- 5 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 4.1.1.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 5$ .

$5 x^{4} + \frac{d}{d x} [- 5 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 4.1.2

Tính $\frac{d}{d x} [- 5 x^{3}]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1.2.1

Vì $- 5$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 5 x^{3}$ đối với $x$ là $- 5 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ .

$5 x^{4} - 5 \frac{d}{d x} [x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 4.1.2.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 3$ .

$5 x^{4} - 5 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 4.1.2.3

Nhân $3$ với $- 5$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} + \frac{d}{d x} [- 20 x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 4.1.3

Tính $\frac{d}{d x} [- 20 x]$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1.3.1

Vì $- 20$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 20 x$ đối với $x$ là $- 20 \frac{d}{d x} [x]$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 4.1.3.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng Quy tắc lũy thừa, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ là $n x^{n - 1}$ trong đó $n = 1$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 4.1.3.3

Nhân $- 20$ với $1$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 + \frac{d}{d x} [- 2]$

Bước 4.1.4

Tìm đạo hàm bằng quy tắc hằng số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 4.1.4.1

Vì $- 2$ là hằng số đối với $x$ , đạo hàm của $- 2$ đối với $x$ là $0$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 + 0$

Bước 4.1.4.2

Cộng $5 x^{4} - 15 x^{2} - 20$ và $0$ .

$f' (x) = 5 x^{4} - 15 x^{2} - 20$

Bước 4.2

Đạo hàm bậc nhất của $f (x)$ đối với $x$ là $5 x^{4} - 15 x^{2} - 20$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20$

Bước 5

Cho đạo hàm bằng $0$ rồi giải phương trình $5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 = 0$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.1

Cho đạo hàm bằng $0$ .

$5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 = 0$

Bước 5.2

Thay $u = x^{2}$ vào phương trình. Điều này sẽ làm cho công thức bậc hai dễ sử dụng.

$5 u^{2} - 15 u - 20 = 0$

$u = x^{2}$

Bước 5.3

Phân tích vế trái của phương trình thành thừa số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.3.1

Đưa $5$ ra ngoài $5 u^{2} - 15 u - 20$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.3.1.1

Đưa $5$ ra ngoài $5 u^{2}$ .

$5 (u^{2}) - 15 u - 20 = 0$

Bước 5.3.1.2

Đưa $5$ ra ngoài $- 15 u$ .

$5 (u^{2}) + 5 (- 3 u) - 20 = 0$

Bước 5.3.1.3

Đưa $5$ ra ngoài $- 20$ .

$5 u^{2} + 5 (- 3 u) + 5 \cdot - 4 = 0$

Bước 5.3.1.4

Đưa $5$ ra ngoài $5 u^{2} + 5 (- 3 u)$ .

$5 (u^{2} - 3 u) + 5 \cdot - 4 = 0$

Bước 5.3.1.5

Đưa $5$ ra ngoài $5 (u^{2} - 3 u) + 5 \cdot - 4$ .

$5 (u^{2} - 3 u - 4) = 0$

Bước 5.3.2

Phân tích thành thừa số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.3.2.1

Phân tích $u^{2} - 3 u - 4$ thành thừa số bằng phương pháp AC.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.3.2.1.1

Xét dạng $x^{2} + b x + c$ . Tìm một cặp số nguyên mà tích số của chúng là $c$ và tổng của chúng là $b$ . Trong trường hợp này, tích số của chúng là $- 4$ và tổng của chúng là $- 3$ .

$- 4, 1$

Bước 5.3.2.1.2

Viết dạng đã được phân tích thành thừa số bằng các số nguyên này.

$5 ((u - 4) (u + 1)) = 0$

Bước 5.3.2.2

Loại bỏ các dấu ngoặc đơn không cần thiết.

$5 (u - 4) (u + 1) = 0$

Bước 5.4

Nếu bất kỳ thừa số riêng lẻ nào ở vế trái của phương trình bằng $0$ , toàn bộ biểu thức sẽ bằng $0$ .

$u - 4 = 0$

$u + 1 = 0$

Bước 5.5

Đặt $u - 4$ bằng $0$ và giải tìm $u$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.5.1

Đặt $u - 4$ bằng với $0$ .

$u - 4 = 0$

Bước 5.5.2

Cộng $4$ cho cả hai vế của phương trình.

$u = 4$

Bước 5.6

Đặt $u + 1$ bằng $0$ và giải tìm $u$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.6.1

Đặt $u + 1$ bằng với $0$ .

$u + 1 = 0$

Bước 5.6.2

Trừ $1$ khỏi cả hai vế của phương trình.

$u = - 1$

Bước 5.7

Đáp án cuối cùng là tất cả các giá trị làm cho $5 (u - 4) (u + 1) = 0$ đúng.

$u = 4, - 1$

Bước 5.8

Thay giá trị thực tế của $u = x^{2}$ trở lại vào phương trình đã giải.

$x^{2} = 4$

${(x^{2})}^{1} = - 1$

Bước 5.9

Giải phương trình đầu tiên để tìm $x$ .

$x^{2} = 4$

Bước 5.10

Giải phương trình để tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.10.1

Lấy căn đã chỉ định của cả hai vế của phương trình để loại bỏ số mũ ở vế trái.

$x = \pm \sqrt{4}$

Bước 5.10.2

Rút gọn $\pm \sqrt{4}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.10.2.1

Viết lại $4$ ở dạng $2^{2}$ .

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

Bước 5.10.2.2

Đưa các số hạng dưới dấu căn ra ngoài, giả sử đó là các số thực dương.

$x = \pm 2$

Bước 5.10.3

Đáp án hoàn chỉnh là kết quả của cả hai phần dương và âm của đáp án.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.10.3.1

Đầu tiên, sử dụng giá trị dương của $\pm$ để tìm đáp án đầu tiên.

$x = 2$

Bước 5.10.3.2

Tiếp theo, sử dụng giá trị âm của $\pm$ để tìm đáp án thứ hai.

$x = - 2$

Bước 5.10.3.3

Đáp án hoàn chỉnh là kết quả của cả hai phần dương và âm của đáp án.

$x = 2, - 2$

Bước 5.11

Giải phương trình thứ hai để tìm $x$ .

${(x^{2})}^{1} = - 1$

Bước 5.12

Giải phương trình để tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.12.1

Loại bỏ các dấu ngoặc đơn.

$x^{2} = - 1$

Bước 5.12.2

Lấy căn đã chỉ định của cả hai vế của phương trình để loại bỏ số mũ ở vế trái.

$x = \pm \sqrt{- 1}$

Bước 5.12.3

Viết lại $\sqrt{- 1}$ ở dạng $i$ .

$x = \pm i$

Bước 5.12.4

Đáp án hoàn chỉnh là kết quả của cả hai phần dương và âm của đáp án.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 5.12.4.1

Đầu tiên, sử dụng giá trị dương của $\pm$ để tìm đáp án đầu tiên.

$x = i$

Bước 5.12.4.2

Tiếp theo, sử dụng giá trị âm của $\pm$ để tìm đáp án thứ hai.

$x = - i$

Bước 5.12.4.3

Đáp án hoàn chỉnh là kết quả của cả hai phần dương và âm của đáp án.

$x = i, - i$

Bước 5.13

Đáp án cho $5 x^{4} - 15 x^{2} - 20 = 0$ là $x = 2, - 2, i, - i$ .

$x = 2, - 2, i, - i$

Bước 6

Tìm các giá trị có đạo hàm tại đó không xác định.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.1

Tập xác định của biểu thức là tất cả các số thực trừ trường hợp biểu thức không xác định. Trong trường hợp này, không có số thực nào làm cho biểu thức không xác định.

Bước 7

Các điểm cực trị cần tính.

$x = 2, - 2$

Bước 8

Tính đạo hàm bậc hai tại $x = 2$ . Nếu đạo hàm bậc hai dương, thì đây là một cực tiểu địa phương. Nếu nó âm, thì đây là một cực đại địa phương.

$20 {(2)}^{3} - 30 \cdot 2$

Bước 9

Tính đạo hàm bậc hai.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 9.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 9.1.1

Nâng $2$ lên lũy thừa $3$ .

$20 \cdot 8 - 30 \cdot 2$

Bước 9.1.2

Nhân $20$ với $8$ .

$160 - 30 \cdot 2$

Bước 9.1.3

Nhân $- 30$ với $2$ .

$160 - 60$

Bước 9.2

Trừ $60$ khỏi $160$ .

$100$

Bước 10

$x = 2$ là một cực tiểu địa phương vì giá trị của đạo hàm bậc hai dương. Đây được gọi là phép kiểm định đạo hàm bậc hai.

$x = 2$ là cực tiểu địa phương

Bước 11

Tìm giá trị y khi $x = 2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.1

Thay thế biến $x$ bằng $2$ trong biểu thức.

$f (2) = {(2)}^{5} - 5 {(2)}^{3} - 20 \cdot 2 - 2$

Bước 11.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.2.1.1

Nâng $2$ lên lũy thừa $5$ .

$f (2) = 32 - 5 {(2)}^{3} - 20 \cdot 2 - 2$

Bước 11.2.1.2

Nâng $2$ lên lũy thừa $3$ .

$f (2) = 32 - 5 \cdot 8 - 20 \cdot 2 - 2$

Bước 11.2.1.3

Nhân $- 5$ với $8$ .

$f (2) = 32 - 40 - 20 \cdot 2 - 2$

Bước 11.2.1.4

Nhân $- 20$ với $2$ .

$f (2) = 32 - 40 - 40 - 2$

Bước 11.2.2

Rút gọn bằng cách trừ các số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 11.2.2.1

Trừ $40$ khỏi $32$ .

$f (2) = - 8 - 40 - 2$

Bước 11.2.2.2

Trừ $40$ khỏi $- 8$ .

$f (2) = - 48 - 2$

Bước 11.2.2.3

Trừ $2$ khỏi $- 48$ .

$f (2) = - 50$

Bước 11.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $- 50$ .

$y = - 50$

Bước 12

Tính đạo hàm bậc hai tại $x = - 2$ . Nếu đạo hàm bậc hai dương, thì đây là một cực tiểu địa phương. Nếu nó âm, thì đây là một cực đại địa phương.

$20 {(- 2)}^{3} - 30 \cdot - 2$

Bước 13

Tính đạo hàm bậc hai.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 13.1.1

Nâng $- 2$ lên lũy thừa $3$ .

$20 \cdot - 8 - 30 \cdot - 2$

Bước 13.1.2

Nhân $20$ với $- 8$ .

$- 160 - 30 \cdot - 2$

Bước 13.1.3

Nhân $- 30$ với $- 2$ .

$- 160 + 60$

Bước 13.2

Cộng $- 160$ và $60$ .

$- 100$

Bước 14

$x = - 2$ là một cực đại địa phương vì giá trị của đạo hàm bậc hai âm. Đây được gọi là phép kiểm định đạo hàm bậc hai.

$x = - 2$ là cực đại địa phương

Bước 15

Tìm giá trị y khi $x = - 2$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 15.1

Thay thế biến $x$ bằng $- 2$ trong biểu thức.

$f (- 2) = {(- 2)}^{5} - 5 {(- 2)}^{3} - 20 \cdot - 2 - 2$

Bước 15.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 15.2.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 15.2.1.1

Nâng $- 2$ lên lũy thừa $5$ .

$f (- 2) = - 32 - 5 {(- 2)}^{3} - 20 \cdot - 2 - 2$

Bước 15.2.1.2

Nâng $- 2$ lên lũy thừa $3$ .

$f (- 2) = - 32 - 5 \cdot - 8 - 20 \cdot - 2 - 2$

Bước 15.2.1.3

Nhân $- 5$ với $- 8$ .

$f (- 2) = - 32 + 40 - 20 \cdot - 2 - 2$

Bước 15.2.1.4

Nhân $- 20$ với $- 2$ .

$f (- 2) = - 32 + 40 + 40 - 2$

Bước 15.2.2

Rút gọn bằng cách cộng và trừ.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 15.2.2.1

Cộng $- 32$ và $40$ .

$f (- 2) = 8 + 40 - 2$

Bước 15.2.2.2

Cộng $8$ và $40$ .

$f (- 2) = 48 - 2$

Bước 15.2.2.3

Trừ $2$ khỏi $48$ .

$f (- 2) = 46$

Bước 15.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $46$ .

$y = 46$

Bước 16

Đây là những cực trị địa phương cho $f (x) = x^{5} - 5 x^{3} - 20 x - 2$ .

$(2, - 50)$ là một cực tiểu địa phương

$(- 2, 46)$ là một cực đại địa phuơng

Bước 17