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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 ,将 重写成 。
解题步骤 2.2
使用乘积法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 2.3
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 2.3.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 2.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.3.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 2.4
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 2.5
组合 和 。
解题步骤 2.6
在公分母上合并分子。
解题步骤 2.7
化简分子。
解题步骤 2.7.1
将 乘以 。
解题步骤 2.7.2
从 中减去 。
解题步骤 2.8
合并分数。
解题步骤 2.8.1
将负号移到分数的前面。
解题步骤 2.8.2
组合 和 。
解题步骤 2.8.3
使用负指数规则 将 移动到分母。
解题步骤 2.8.4
组合 和 。
解题步骤 2.9
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 2.10
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.11
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 2.12
化简表达式。
解题步骤 2.12.1
将 和 相加。
解题步骤 2.12.2
将 乘以 。
解题步骤 2.13
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.14
将 乘以 。
解题步骤 2.15
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 2.16
组合 和 。
解题步骤 2.17
在公分母上合并分子。
解题步骤 2.18
通过指数相加将 乘以 。
解题步骤 2.18.1
移动 。
解题步骤 2.18.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.18.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 2.18.4
将 和 相加。
解题步骤 2.18.5
用 除以 。
解题步骤 2.19
化简 。
解题步骤 2.20
将 移到 的左侧。
解题步骤 2.21
化简。
解题步骤 2.21.1
运用分配律。
解题步骤 2.21.2
化简分子。
解题步骤 2.21.2.1
将 乘以 。
解题步骤 2.21.2.2
将 和 相加。
解题步骤 2.21.3
从 中分解出因数 。
解题步骤 2.21.3.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 2.21.3.2
从 中分解出因数 。
解题步骤 2.21.3.3
从 中分解出因数 。
解题步骤 3
解题步骤 3.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 3.2
使用除法定则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 3.3
求微分。
解题步骤 3.3.1
将 中的指数相乘。
解题步骤 3.3.1.1
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 3.3.1.2
乘以 。
解题步骤 3.3.1.2.1
组合 和 。
解题步骤 3.3.1.2.2
将 乘以 。
解题步骤 3.3.2
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 3.3.3
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 3.3.4
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.3.5
将 乘以 。
解题步骤 3.3.6
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 3.3.7
化简表达式。
解题步骤 3.3.7.1
将 和 相加。
解题步骤 3.3.7.2
将 移到 的左侧。
解题步骤 3.4
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 3.4.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 3.4.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.4.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 3.5
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 3.6
组合 和 。
解题步骤 3.7
在公分母上合并分子。
解题步骤 3.8
化简分子。
解题步骤 3.8.1
将 乘以 。
解题步骤 3.8.2
从 中减去 。
解题步骤 3.9
合并分数。
解题步骤 3.9.1
将负号移到分数的前面。
解题步骤 3.9.2
组合 和 。
解题步骤 3.9.3
使用负指数规则 将 移动到分母。
解题步骤 3.10
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 3.11
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.12
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 3.13
合并分数。
解题步骤 3.13.1
将 和 相加。
解题步骤 3.13.2
将 乘以 。
解题步骤 3.13.3
将 乘以 。
解题步骤 3.14
化简。
解题步骤 3.14.1
运用分配律。
解题步骤 3.14.2
运用分配律。
解题步骤 3.14.3
化简分子。
解题步骤 3.14.3.1
将 乘以 。
解题步骤 3.14.3.2
化简每一项。
解题步骤 3.14.3.2.1
将 乘以 。
解题步骤 3.14.3.2.2
将 乘以 。
解题步骤 3.14.3.3
将 乘以 。
解题步骤 3.14.3.4
将 移到 的左侧。
解题步骤 3.14.3.5
乘以 。
解题步骤 3.14.3.5.1
组合 和 。
解题步骤 3.14.3.5.2
将 乘以 。
解题步骤 3.14.3.6
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 3.14.3.7
组合 和 。
解题步骤 3.14.3.8
在公分母上合并分子。
解题步骤 3.14.3.9
以因式分解的形式重写 。
解题步骤 3.14.3.9.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 3.14.3.9.1.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 3.14.3.9.1.2
从 中分解出因数 。
解题步骤 3.14.3.9.2
使用乘法的交换性质重写。
解题步骤 3.14.3.9.3
通过指数相加将 乘以 。
解题步骤 3.14.3.9.3.1
移动 。
解题步骤 3.14.3.9.3.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 3.14.3.9.3.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 3.14.3.9.3.4
将 和 相加。
解题步骤 3.14.3.9.3.5
用 除以 。
解题步骤 3.14.3.9.4
化简 。
解题步骤 3.14.3.9.5
运用分配律。
解题步骤 3.14.3.9.6
将 乘以 。
解题步骤 3.14.3.9.7
从 中减去 。
解题步骤 3.14.3.9.8
将 和 相加。
解题步骤 3.14.4
合并项。
解题步骤 3.14.4.1
将 重写为乘积形式。
解题步骤 3.14.4.2
将 乘以 。
解题步骤 3.14.4.3
将 乘以 。
解题步骤 3.14.4.4
通过指数相加将 乘以 。
解题步骤 3.14.4.4.1
移动 。
解题步骤 3.14.4.4.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 3.14.4.4.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 3.14.4.4.4
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 ,将 重写成 。
解题步骤 5.1.2
使用乘积法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 5.1.3
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 5.1.3.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 5.1.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.3.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 5.1.4
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 5.1.5
组合 和 。
解题步骤 5.1.6
在公分母上合并分子。
解题步骤 5.1.7
化简分子。
解题步骤 5.1.7.1
将 乘以 。
解题步骤 5.1.7.2
从 中减去 。
解题步骤 5.1.8
合并分数。
解题步骤 5.1.8.1
将负号移到分数的前面。
解题步骤 5.1.8.2
组合 和 。
解题步骤 5.1.8.3
使用负指数规则 将 移动到分母。
解题步骤 5.1.8.4
组合 和 。
解题步骤 5.1.9
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.10
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.11
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 5.1.12
化简表达式。
解题步骤 5.1.12.1
将 和 相加。
解题步骤 5.1.12.2
将 乘以 。
解题步骤 5.1.13
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.14
将 乘以 。
解题步骤 5.1.15
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 5.1.16
组合 和 。
解题步骤 5.1.17
在公分母上合并分子。
解题步骤 5.1.18
通过指数相加将 乘以 。
解题步骤 5.1.18.1
移动 。
解题步骤 5.1.18.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 5.1.18.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 5.1.18.4
将 和 相加。
解题步骤 5.1.18.5
用 除以 。
解题步骤 5.1.19
化简 。
解题步骤 5.1.20
将 移到 的左侧。
解题步骤 5.1.21
化简。
解题步骤 5.1.21.1
运用分配律。
解题步骤 5.1.21.2
化简分子。
解题步骤 5.1.21.2.1
将 乘以 。
解题步骤 5.1.21.2.2
将 和 相加。
解题步骤 5.1.21.3
从 中分解出因数 。
解题步骤 5.1.21.3.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 5.1.21.3.2
从 中分解出因数 。
解题步骤 5.1.21.3.3
从 中分解出因数 。
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
将分子设为等于零。
解题步骤 6.3
求解 的方程。
解题步骤 6.3.1
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 6.3.1.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 6.3.1.2
化简左边。
解题步骤 6.3.1.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 6.3.1.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 6.3.1.2.1.2
用 除以 。
解题步骤 6.3.1.3
化简右边。
解题步骤 6.3.1.3.1
用 除以 。
解题步骤 6.3.2
在等式两边都加上 。
解题步骤 6.3.3
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 6.3.3.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 6.3.3.2
化简左边。
解题步骤 6.3.3.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 6.3.3.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 6.3.3.2.1.2
用 除以 。
解题步骤 7
解题步骤 7.1
应用法则 将乘幂重写成根数。
解题步骤 7.2
将 的分母设为等于 ,以求使表达式无意义的区间。
解题步骤 7.3
求解 。
解题步骤 7.3.1
要去掉方程左边的根式,请对方程两边进行立方。
解题步骤 7.3.2
化简方程的两边。
解题步骤 7.3.2.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 7.3.2.2
化简左边。
解题步骤 7.3.2.2.1
化简 。
解题步骤 7.3.2.2.1.1
对 运用乘积法则。
解题步骤 7.3.2.2.1.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 7.3.2.2.1.3
将 中的指数相乘。
解题步骤 7.3.2.2.1.3.1
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 7.3.2.2.1.3.2
约去 的公因数。
解题步骤 7.3.2.2.1.3.2.1
约去公因数。
解题步骤 7.3.2.2.1.3.2.2
重写表达式。
解题步骤 7.3.2.3
化简右边。
解题步骤 7.3.2.3.1
对 进行任意正数次方的运算均得到 。
解题步骤 7.3.3
求解 。
解题步骤 7.3.3.1
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 7.3.3.1.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 7.3.3.1.2
化简左边。
解题步骤 7.3.3.1.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 7.3.3.1.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 7.3.3.1.2.1.2
用 除以 。
解题步骤 7.3.3.1.3
化简右边。
解题步骤 7.3.3.1.3.1
用 除以 。
解题步骤 7.3.3.2
将 设为等于 。
解题步骤 7.3.3.3
在等式两边都加上 。
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
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.2
约去公因数。
解题步骤 10.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.2.2
约去公因数。
解题步骤 10.2.3
重写表达式。
解题步骤 10.3
化简分子。
解题步骤 10.3.1
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 10.3.2
组合 和 。
解题步骤 10.3.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 10.3.4
化简分子。
解题步骤 10.3.4.1
将 乘以 。
解题步骤 10.3.4.2
从 中减去 。
解题步骤 10.3.5
将负号移到分数的前面。
解题步骤 10.3.6
合并指数。
解题步骤 10.3.6.1
提取负因数。
解题步骤 10.3.6.2
组合 和 。
解题步骤 10.3.7
用 除以 。
解题步骤 10.4
化简分母。
解题步骤 10.4.1
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 10.4.2
组合 和 。
解题步骤 10.4.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 10.4.4
化简分子。
解题步骤 10.4.4.1
将 乘以 。
解题步骤 10.4.4.2
从 中减去 。
解题步骤 10.4.5
将负号移到分数的前面。
解题步骤 10.4.6
使用幂法则 分解指数。
解题步骤 10.4.6.1
对 运用乘积法则。
解题步骤 10.4.6.2
对 运用乘积法则。
解题步骤 10.4.7
将 重写为 。
解题步骤 10.4.8
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 10.4.9
约去 的公因数。
解题步骤 10.4.9.1
约去公因数。
解题步骤 10.4.9.2
重写表达式。
解题步骤 10.4.10
对 进行 次方运算。
解题步骤 10.5
将 乘以 。
解题步骤 10.6
将分子乘以分母的倒数。
解题步骤 10.7
乘以 。
解题步骤 10.7.1
将 乘以 。
解题步骤 10.7.2
组合 和 。
解题步骤 10.7.3
通过指数相加将 乘以 。
解题步骤 10.7.3.1
将 乘以 。
解题步骤 10.7.3.1.1
对 进行 次方运算。
解题步骤 10.7.3.1.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 10.7.3.2
将 写成具有公分母的分数。
解题步骤 10.7.3.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 10.7.3.4
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
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 12.2.2
组合 和 。
解题步骤 12.2.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 12.2.4
化简分子。
解题步骤 12.2.4.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.4.2
从 中减去 。
解题步骤 12.2.5
将负号移到分数的前面。
解题步骤 12.2.6
将 重写为 。
解题步骤 12.2.6.1
将 重写为 。
解题步骤 12.2.6.2
将 重写为 。
解题步骤 12.2.7
从根式下提出各项。
解题步骤 12.2.8
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.9
将 重写为 。
解题步骤 12.2.10
将 乘以 。
解题步骤 12.2.11
合并和化简分母。
解题步骤 12.2.11.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.11.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.11.3
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 12.2.11.4
将 和 相加。
解题步骤 12.2.11.5
将 重写为 。
解题步骤 12.2.11.5.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 12.2.11.5.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 12.2.11.5.3
组合 和 。
解题步骤 12.2.11.5.4
约去 的公因数。
解题步骤 12.2.11.5.4.1
约去公因数。
解题步骤 12.2.11.5.4.2
重写表达式。
解题步骤 12.2.11.5.5
计算指数。
解题步骤 12.2.12
化简分子。
解题步骤 12.2.12.1
将 重写为 。
解题步骤 12.2.12.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.13
化简分子。
解题步骤 12.2.13.1
使用根数乘积法则进行合并。
解题步骤 12.2.13.2
将 乘以 。
解题步骤 12.2.14
乘以 。
解题步骤 12.2.14.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.14.2
将 乘以 。
解题步骤 12.2.15
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
化简表达式。
解题步骤 14.1.1
从 中减去 。
解题步骤 14.1.2
将 重写为 。
解题步骤 14.1.3
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 14.2
约去 的公因数。
解题步骤 14.2.1
约去公因数。
解题步骤 14.2.2
重写表达式。
解题步骤 14.3
化简表达式。
解题步骤 14.3.1
对 进行任意正数次方的运算均得到 。
解题步骤 14.3.2
将 乘以 。
解题步骤 14.3.3
该表达式包含分母 。该表达式无定义。
无定义
解题步骤 14.4
该表达式包含分母 。该表达式无定义。
无定义
无定义
解题步骤 15
解题步骤 15.1
根据使一阶导数为 或无意义的 值,将 分割为不同的区间。
解题步骤 15.2
将区间 内的任一数字(例如 )代入一阶导数 中,检查所得结果是负数还是正数。
解题步骤 15.2.1
使用表达式中的 替换变量 。
解题步骤 15.2.2
化简结果。
解题步骤 15.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 15.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 15.2.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 15.2.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 15.2.2.2.3
重写表达式。
解题步骤 15.2.2.3
化简分子。
解题步骤 15.2.2.3.1
将 乘以 。
解题步骤 15.2.2.3.2
从 中减去 。
解题步骤 15.2.2.4
化简表达式。
解题步骤 15.2.2.4.1
从 中减去 。
解题步骤 15.2.2.4.2
将 乘以 。
解题步骤 15.2.2.5
使用负指数规则 将 移动到分子。
解题步骤 15.2.2.6
通过指数相加将 乘以 。
解题步骤 15.2.2.6.1
将 乘以 。
解题步骤 15.2.2.6.1.1
对 进行 次方运算。
解题步骤 15.2.2.6.1.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 15.2.2.6.2
将 写成具有公分母的分数。
解题步骤 15.2.2.6.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 15.2.2.6.4
从 中减去 。
解题步骤 15.2.2.7
最终答案为 。
解题步骤 15.3
将区间 内的任一数字(例如 )代入一阶导数 中,检查所得结果是负数还是正数。
解题步骤 15.3.1
使用表达式中的 替换变量 。
解题步骤 15.3.2
化简结果。
解题步骤 15.3.2.1
化简分子。
解题步骤 15.3.2.1.1
将 乘以 。
解题步骤 15.3.2.1.2
从 中减去 。
解题步骤 15.3.2.2
化简分母。
解题步骤 15.3.2.2.1
从 中减去 。
解题步骤 15.3.2.2.2
将 重写为 。
解题步骤 15.3.2.2.3
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 15.3.2.2.4
约去 的公因数。
解题步骤 15.3.2.2.4.1
约去公因数。
解题步骤 15.3.2.2.4.2
重写表达式。
解题步骤 15.3.2.2.5
对 进行 次方运算。
解题步骤 15.3.2.3
化简。
解题步骤 15.3.2.3.1
将 乘以 。
解题步骤 15.3.2.3.2
将 乘以 。
解题步骤 15.3.2.4
最终答案为 。
解题步骤 15.4
将区间 内的任一数字(例如 )代入一阶导数 中,检查所得结果是负数还是正数。
解题步骤 15.4.1
使用表达式中的 替换变量 。
解题步骤 15.4.2
化简结果。
解题步骤 15.4.2.1
化简分子。
解题步骤 15.4.2.1.1
将 乘以 。
解题步骤 15.4.2.1.2
从 中减去 。
解题步骤 15.4.2.2
化简表达式。
解题步骤 15.4.2.2.1
从 中减去 。
解题步骤 15.4.2.2.2
将 乘以 。
解题步骤 15.4.2.3
最终答案为 。
解题步骤 15.5
由于一阶导数在 周围从负号变为正号,因此 是极小值。
是一个极小值
解题步骤 15.6
由于一阶导数在 周围没有改变符号,因此这不是极大值或极小值。
不存在极大值或极小值
解题步骤 15.7
这些是 的局部极值。
是一个极小值
是一个极小值
解题步骤 16