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微积分学 示例
解题步骤 1
将 书写为一个函数。
解题步骤 2
解题步骤 2.1
使用乘积法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 2.2
求微分。
解题步骤 2.2.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 2.2.2
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 2.2.3
将 和 相加。
解题步骤 2.2.4
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 2.2.5
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.2.6
化简表达式。
解题步骤 2.2.6.1
将 乘以 。
解题步骤 2.2.6.2
将 移到 的左侧。
解题步骤 2.2.6.3
将 重写为 。
解题步骤 2.3
使用乘积法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 2.4
求微分。
解题步骤 2.4.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 2.4.2
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 2.4.3
将 和 相加。
解题步骤 2.4.4
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 2.4.5
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.4.6
化简表达式。
解题步骤 2.4.6.1
将 乘以 。
解题步骤 2.4.6.2
将 移到 的左侧。
解题步骤 2.4.6.3
将 重写为 。
解题步骤 2.4.7
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.4.8
通过加上各项进行化简。
解题步骤 2.4.8.1
将 乘以 。
解题步骤 2.4.8.2
从 中减去 。
解题步骤 2.5
化简。
解题步骤 2.5.1
运用分配律。
解题步骤 2.5.2
运用分配律。
解题步骤 2.5.3
运用分配律。
解题步骤 2.5.4
运用分配律。
解题步骤 2.5.5
合并项。
解题步骤 2.5.5.1
将 乘以 。
解题步骤 2.5.5.2
将 乘以 。
解题步骤 2.5.5.3
将 乘以 。
解题步骤 2.5.5.4
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.5.5.5
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.5.5.6
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.5.5.7
将 和 相加。
解题步骤 2.5.5.8
将 乘以 。
解题步骤 2.5.5.9
将 乘以 。
解题步骤 2.5.5.10
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.5.5.11
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.5.5.12
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.5.5.13
将 和 相加。
解题步骤 2.5.5.14
将 乘以 。
解题步骤 2.5.5.15
将 乘以 。
解题步骤 2.5.5.16
从 中减去 。
解题步骤 2.5.5.17
从 中减去 。
解题步骤 2.5.5.18
将 和 相加。
解题步骤 3
解题步骤 3.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 3.2
计算 。
解题步骤 3.2.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 3.2.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.2.3
将 乘以 。
解题步骤 3.3
计算 。
解题步骤 3.3.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 3.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.3.3
将 乘以 。
解题步骤 3.4
使用常数法则求导。
解题步骤 3.4.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 3.4.2
将 和 相加。
解题步骤 4
要求函数的极大值与极小值,请将导数设为等于 并求解。
解题步骤 5
解题步骤 5.1
求一阶导数。
解题步骤 5.1.1
使用乘积法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 5.1.2
求微分。
解题步骤 5.1.2.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.2.2
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 5.1.2.3
将 和 相加。
解题步骤 5.1.2.4
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.2.5
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.2.6
化简表达式。
解题步骤 5.1.2.6.1
将 乘以 。
解题步骤 5.1.2.6.2
将 移到 的左侧。
解题步骤 5.1.2.6.3
将 重写为 。
解题步骤 5.1.3
使用乘积法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 5.1.4
求微分。
解题步骤 5.1.4.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.4.2
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 5.1.4.3
将 和 相加。
解题步骤 5.1.4.4
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.4.5
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.4.6
化简表达式。
解题步骤 5.1.4.6.1
将 乘以 。
解题步骤 5.1.4.6.2
将 移到 的左侧。
解题步骤 5.1.4.6.3
将 重写为 。
解题步骤 5.1.4.7
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.4.8
通过加上各项进行化简。
解题步骤 5.1.4.8.1
将 乘以 。
解题步骤 5.1.4.8.2
从 中减去 。
解题步骤 5.1.5
化简。
解题步骤 5.1.5.1
运用分配律。
解题步骤 5.1.5.2
运用分配律。
解题步骤 5.1.5.3
运用分配律。
解题步骤 5.1.5.4
运用分配律。
解题步骤 5.1.5.5
合并项。
解题步骤 5.1.5.5.1
将 乘以 。
解题步骤 5.1.5.5.2
将 乘以 。
解题步骤 5.1.5.5.3
将 乘以 。
解题步骤 5.1.5.5.4
对 进行 次方运算。
解题步骤 5.1.5.5.5
对 进行 次方运算。
解题步骤 5.1.5.5.6
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 5.1.5.5.7
将 和 相加。
解题步骤 5.1.5.5.8
将 乘以 。
解题步骤 5.1.5.5.9
将 乘以 。
解题步骤 5.1.5.5.10
对 进行 次方运算。
解题步骤 5.1.5.5.11
对 进行 次方运算。
解题步骤 5.1.5.5.12
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 5.1.5.5.13
将 和 相加。
解题步骤 5.1.5.5.14
将 乘以 。
解题步骤 5.1.5.5.15
将 乘以 。
解题步骤 5.1.5.5.16
从 中减去 。
解题步骤 5.1.5.5.17
从 中减去 。
解题步骤 5.1.5.5.18
将 和 相加。
解题步骤 5.2
对 的一阶导数是 。
解题步骤 6
解题步骤 6.1
将一阶导数设为等于 。
解题步骤 6.2
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.2.2
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.2.3
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.2.4
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.2.5
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.3
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 6.3.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 6.3.2
化简左边。
解题步骤 6.3.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 6.3.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 6.3.2.1.2
用 除以 。
解题步骤 6.3.3
化简右边。
解题步骤 6.3.3.1
用 除以 。
解题步骤 6.4
使用二次公式求解。
解题步骤 6.5
将 、 和 的值代入二次公式中并求解 。
解题步骤 6.6
化简。
解题步骤 6.6.1
化简分子。
解题步骤 6.6.1.1
对 进行 次方运算。
解题步骤 6.6.1.2
乘以 。
解题步骤 6.6.1.2.1
将 乘以 。
解题步骤 6.6.1.2.2
将 乘以 。
解题步骤 6.6.1.3
从 中减去 。
解题步骤 6.6.1.4
将 重写为 。
解题步骤 6.6.1.4.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.6.1.4.2
将 重写为 。
解题步骤 6.6.1.5
从根式下提出各项。
解题步骤 6.6.2
将 乘以 。
解题步骤 6.6.3
化简 。
解题步骤 6.7
化简表达式以求 在 部分的解。
解题步骤 6.7.1
化简分子。
解题步骤 6.7.1.1
对 进行 次方运算。
解题步骤 6.7.1.2
乘以 。
解题步骤 6.7.1.2.1
将 乘以 。
解题步骤 6.7.1.2.2
将 乘以 。
解题步骤 6.7.1.3
从 中减去 。
解题步骤 6.7.1.4
将 重写为 。
解题步骤 6.7.1.4.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.7.1.4.2
将 重写为 。
解题步骤 6.7.1.5
从根式下提出各项。
解题步骤 6.7.2
将 乘以 。
解题步骤 6.7.3
化简 。
解题步骤 6.7.4
将 变换为 。
解题步骤 6.8
化简表达式以求 在 部分的解。
解题步骤 6.8.1
化简分子。
解题步骤 6.8.1.1
对 进行 次方运算。
解题步骤 6.8.1.2
乘以 。
解题步骤 6.8.1.2.1
将 乘以 。
解题步骤 6.8.1.2.2
将 乘以 。
解题步骤 6.8.1.3
从 中减去 。
解题步骤 6.8.1.4
将 重写为 。
解题步骤 6.8.1.4.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.8.1.4.2
将 重写为 。
解题步骤 6.8.1.5
从根式下提出各项。
解题步骤 6.8.2
将 乘以 。
解题步骤 6.8.3
化简 。
解题步骤 6.8.4
将 变换为 。
解题步骤 6.9
最终答案为两个解的组合。
解题步骤 7
解题步骤 7.1
表达式的定义域是除使表达式无定义的值外的所有实数。在本例中,不存在使表达式无定义的实数。
解题步骤 8
要计算的驻点。
解题步骤 9
计算在 处的二阶导数。如果该二阶导数为正,那么这是一个极小值。如果为负,则为极大值。
解题步骤 10
解题步骤 10.1
化简每一项。
解题步骤 10.1.1
运用分配律。
解题步骤 10.1.2
将 乘以 。
解题步骤 10.1.3
将 乘以 。
解题步骤 10.2
通过减去各数进行化简。
解题步骤 10.2.1
从 中减去 。
解题步骤 10.2.2
将 和 相加。
解题步骤 11
因为二阶导数的值为正数,所以 是一个极小值。这被称为二阶导数试验法。
是一个极小值
解题步骤 12
解题步骤 12.1
使用表达式中的 替换变量 。
解题步骤 12.2
化简结果。
解题步骤 12.2.1
化简项。
解题步骤 12.2.1.1
化简每一项。
解题步骤 12.2.1.1.1
运用分配律。
解题步骤 12.2.1.1.2
将 乘以 。
解题步骤 12.2.1.1.3
将 乘以 。
解题步骤 12.2.1.2
从 中减去 。
解题步骤 12.2.2
使用 FOIL 方法展开 。
解题步骤 12.2.2.1
运用分配律。
解题步骤 12.2.2.2
运用分配律。
解题步骤 12.2.2.3
运用分配律。
解题步骤 12.2.3
化简并合并同类项。
解题步骤 12.2.3.1
化简每一项。
解题步骤 12.2.3.1.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.3.1.2
将 乘以 。
解题步骤 12.2.3.1.3
将 乘以 。
解题步骤 12.2.3.1.4
乘以 。
解题步骤 12.2.3.1.4.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.3.1.4.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.3.1.4.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.3.1.4.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 12.2.3.1.4.5
将 和 相加。
解题步骤 12.2.3.1.5
将 重写为 。
解题步骤 12.2.3.1.5.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 12.2.3.1.5.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 12.2.3.1.5.3
组合 和 。
解题步骤 12.2.3.1.5.4
约去 的公因数。
解题步骤 12.2.3.1.5.4.1
约去公因数。
解题步骤 12.2.3.1.5.4.2
重写表达式。
解题步骤 12.2.3.1.5.5
计算指数。
解题步骤 12.2.3.1.6
将 乘以 。
解题步骤 12.2.3.2
从 中减去 。
解题步骤 12.2.3.3
将 和 相加。
解题步骤 12.2.4
化简项。
解题步骤 12.2.4.1
化简每一项。
解题步骤 12.2.4.1.1
运用分配律。
解题步骤 12.2.4.1.2
将 乘以 。
解题步骤 12.2.4.1.3
将 乘以 。
解题步骤 12.2.4.2
从 中减去 。
解题步骤 12.2.5
使用 FOIL 方法展开 。
解题步骤 12.2.5.1
运用分配律。
解题步骤 12.2.5.2
运用分配律。
解题步骤 12.2.5.3
运用分配律。
解题步骤 12.2.6
化简并合并同类项。
解题步骤 12.2.6.1
化简每一项。
解题步骤 12.2.6.1.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.6.1.2
将 乘以 。
解题步骤 12.2.6.1.3
将 乘以 。
解题步骤 12.2.6.1.4
乘以 。
解题步骤 12.2.6.1.4.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.6.1.4.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.6.1.4.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.6.1.4.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 12.2.6.1.4.5
将 和 相加。
解题步骤 12.2.6.1.5
将 重写为 。
解题步骤 12.2.6.1.5.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 12.2.6.1.5.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 12.2.6.1.5.3
组合 和 。
解题步骤 12.2.6.1.5.4
约去 的公因数。
解题步骤 12.2.6.1.5.4.1
约去公因数。
解题步骤 12.2.6.1.5.4.2
重写表达式。
解题步骤 12.2.6.1.5.5
计算指数。
解题步骤 12.2.6.1.6
将 乘以 。
解题步骤 12.2.6.2
将 和 相加。
解题步骤 12.2.6.3
从 中减去 。
解题步骤 12.2.7
最终答案为 。
解题步骤 13
计算在 处的二阶导数。如果该二阶导数为正,那么这是一个极小值。如果为负,则为极大值。
解题步骤 14
解题步骤 14.1
化简每一项。
解题步骤 14.1.1
运用分配律。
解题步骤 14.1.2
将 乘以 。
解题步骤 14.1.3
将 乘以 。
解题步骤 14.2
通过减去各数进行化简。
解题步骤 14.2.1
从 中减去 。
解题步骤 14.2.2
从 中减去 。
解题步骤 15
因为二阶导数的值为负数,所以 是一个极大值。这被称为二阶导数试验法。
是一个极大值
解题步骤 16
解题步骤 16.1
使用表达式中的 替换变量 。
解题步骤 16.2
化简结果。
解题步骤 16.2.1
化简项。
解题步骤 16.2.1.1
化简每一项。
解题步骤 16.2.1.1.1
运用分配律。
解题步骤 16.2.1.1.2
将 乘以 。
解题步骤 16.2.1.1.3
将 乘以 。
解题步骤 16.2.1.2
从 中减去 。
解题步骤 16.2.2
使用 FOIL 方法展开 。
解题步骤 16.2.2.1
运用分配律。
解题步骤 16.2.2.2
运用分配律。
解题步骤 16.2.2.3
运用分配律。
解题步骤 16.2.3
化简并合并同类项。
解题步骤 16.2.3.1
化简每一项。
解题步骤 16.2.3.1.1
将 乘以 。
解题步骤 16.2.3.1.2
将 乘以 。
解题步骤 16.2.3.1.3
将 乘以 。
解题步骤 16.2.3.1.4
乘以 。
解题步骤 16.2.3.1.4.1
将 乘以 。
解题步骤 16.2.3.1.4.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 16.2.3.1.4.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 16.2.3.1.4.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 16.2.3.1.4.5
将 和 相加。
解题步骤 16.2.3.1.5
将 重写为 。
解题步骤 16.2.3.1.5.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 16.2.3.1.5.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 16.2.3.1.5.3
组合 和 。
解题步骤 16.2.3.1.5.4
约去 的公因数。
解题步骤 16.2.3.1.5.4.1
约去公因数。
解题步骤 16.2.3.1.5.4.2
重写表达式。
解题步骤 16.2.3.1.5.5
计算指数。
解题步骤 16.2.3.1.6
将 乘以 。
解题步骤 16.2.3.2
从 中减去 。
解题步骤 16.2.3.3
从 中减去 。
解题步骤 16.2.4
化简项。
解题步骤 16.2.4.1
化简每一项。
解题步骤 16.2.4.1.1
运用分配律。
解题步骤 16.2.4.1.2
将 乘以 。
解题步骤 16.2.4.1.3
将 乘以 。
解题步骤 16.2.4.2
从 中减去 。
解题步骤 16.2.5
使用 FOIL 方法展开 。
解题步骤 16.2.5.1
运用分配律。
解题步骤 16.2.5.2
运用分配律。
解题步骤 16.2.5.3
运用分配律。
解题步骤 16.2.6
化简并合并同类项。
解题步骤 16.2.6.1
化简每一项。
解题步骤 16.2.6.1.1
将 乘以 。
解题步骤 16.2.6.1.2
将 乘以 。
解题步骤 16.2.6.1.3
将 乘以 。
解题步骤 16.2.6.1.4
乘以 。
解题步骤 16.2.6.1.4.1
将 乘以 。
解题步骤 16.2.6.1.4.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 16.2.6.1.4.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 16.2.6.1.4.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 16.2.6.1.4.5
将 和 相加。
解题步骤 16.2.6.1.5
将 重写为 。
解题步骤 16.2.6.1.5.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 16.2.6.1.5.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 16.2.6.1.5.3
组合 和 。
解题步骤 16.2.6.1.5.4
约去 的公因数。
解题步骤 16.2.6.1.5.4.1
约去公因数。
解题步骤 16.2.6.1.5.4.2
重写表达式。
解题步骤 16.2.6.1.5.5
计算指数。
解题步骤 16.2.6.1.6
将 乘以 。
解题步骤 16.2.6.2
将 和 相加。
解题步骤 16.2.6.3
将 和 相加。
解题步骤 16.2.7
最终答案为 。
解题步骤 17
这些是 的局部极值。
是一个局部最小值
是一个局部最大值
解题步骤 18