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微积分学 示例
解题步骤 1
解题步骤 1.1
求微分。
解题步骤 1.1.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 1.1.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 1.2
计算 。
解题步骤 1.2.1
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 1.2.1.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 1.2.1.2
对 的导数为 。
解题步骤 1.2.1.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 1.2.2
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 1.2.3
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 1.2.4
将 乘以 。
解题步骤 1.2.5
组合 和 。
解题步骤 1.2.6
将 乘以 。
解题步骤 1.3
化简。
解题步骤 1.3.1
重新排序项。
解题步骤 1.3.2
化简每一项。
解题步骤 1.3.2.1
从绝对值中去掉非负项。
解题步骤 1.3.2.2
约去 和 的公因数。
解题步骤 1.3.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 1.3.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 1.3.2.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 1.3.2.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 1.3.2.2.2.3
重写表达式。
解题步骤 2
解题步骤 2.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 2.2
计算 。
解题步骤 2.2.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 2.2.2
使用除法定则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 2.2.3
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.2.4
对 的导数为 。
解题步骤 2.2.5
将 乘以 。
解题步骤 2.2.6
组合 和 。
解题步骤 2.2.7
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.2.8
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.2.9
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.2.10
将 和 相加。
解题步骤 2.2.11
组合 和 。
解题步骤 2.3
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 2.4
化简。
解题步骤 2.4.1
运用分配律。
解题步骤 2.4.2
合并项。
解题步骤 2.4.2.1
将 乘以 。
解题步骤 2.4.2.2
组合 和 。
解题步骤 2.4.2.3
将负号移到分数的前面。
解题步骤 2.4.2.4
将 和 相加。
解题步骤 2.4.3
重新排序项。
解题步骤 2.4.4
化简分子。
解题步骤 2.4.4.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 2.4.4.1.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 2.4.4.1.2
从 中分解出因数 。
解题步骤 2.4.4.1.3
从 中分解出因数 。
解题步骤 2.4.4.2
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 2.4.4.3
在公分母上合并分子。
解题步骤 2.4.4.4
化简分子。
解题步骤 2.4.4.4.1
乘以 。
解题步骤 2.4.4.4.1.1
要将绝对值相乘,请将每个绝对值内的项相乘。
解题步骤 2.4.4.4.1.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.4.4.4.1.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.4.4.4.1.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.4.4.4.1.5
将 和 相加。
解题步骤 2.4.4.4.2
从绝对值中去掉非负项。
解题步骤 2.4.4.4.3
将 和 相加。
解题步骤 2.4.4.5
用 除以 。
解题步骤 2.4.5
去掉 的绝对值符号,因为偶次幂的求幂结果恒为正。
解题步骤 2.4.6
将 乘以 。
解题步骤 2.4.7
用 除以 。
解题步骤 3
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 4
解题步骤 4.1
求一阶导数。
解题步骤 4.1.1
求微分。
解题步骤 4.1.1.1
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 4.1.1.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 4.1.2
计算 。
解题步骤 4.1.2.1
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 4.1.2.1.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 4.1.2.1.2
对 的导数为 。
解题步骤 4.1.2.1.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 4.1.2.2
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 4.1.2.3
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 4.1.2.4
将 乘以 。
解题步骤 4.1.2.5
组合 和 。
解题步骤 4.1.2.6
将 乘以 。
解题步骤 4.1.3
化简。
解题步骤 4.1.3.1
重新排序项。
解题步骤 4.1.3.2
化简每一项。
解题步骤 4.1.3.2.1
从绝对值中去掉非负项。
解题步骤 4.1.3.2.2
约去 和 的公因数。
解题步骤 4.1.3.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 4.1.3.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 4.1.3.2.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 4.1.3.2.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 4.1.3.2.2.2.3
重写表达式。
解题步骤 4.2
对 的一阶导数是 。
解题步骤 5
解题步骤 5.1
将一阶导数设为等于 。
解题步骤 5.2
从等式两边同时减去 。
解题步骤 5.3
求方程中各项的最小公分母 (LCD)。
解题步骤 5.3.1
求一列数值的最小公分母 (LCD) 等同于求这些数值的分母的最小公倍数 (LCM)。
解题步骤 5.3.2
1 和任何表达式的最小公倍数就是该表达式。
解题步骤 5.4
将 中的每一项乘以 以消去分数。
解题步骤 5.4.1
将 中的每一项乘以 。
解题步骤 5.4.2
化简左边。
解题步骤 5.4.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 5.4.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 5.4.2.1.2
重写表达式。
解题步骤 5.5
求解方程。
解题步骤 5.5.1
将方程重写为 。
解题步骤 5.5.2
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 5.5.2.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 5.5.2.2
化简左边。
解题步骤 5.5.2.2.1
将两个负数相除得到一个正数。
解题步骤 5.5.2.2.2
用 除以 。
解题步骤 5.5.2.3
化简右边。
解题步骤 5.5.2.3.1
移动 中分母的负号。
解题步骤 5.5.2.3.2
将 重写为 。
解题步骤 5.5.2.3.3
将 乘以 。
解题步骤 5.6
去掉绝对值项。因为 ,所以这将使方程右边新增 。
解题步骤 5.7
完全解为同时包括解的正数和负数部分的结果。
解题步骤 5.7.1
首先,利用 的正值求第一个解。
解题步骤 5.7.2
将所有包含 的项移到等式左边。
解题步骤 5.7.2.1
在等式两边都加上 。
解题步骤 5.7.2.2
将 和 相加。
解题步骤 5.7.3
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 5.7.3.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 5.7.3.2
化简左边。
解题步骤 5.7.3.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 5.7.3.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 5.7.3.2.1.2
用 除以 。
解题步骤 5.7.3.3
化简右边。
解题步骤 5.7.3.3.1
用 除以 。
解题步骤 5.7.4
下一步,使用 的负值来求第二个解。
解题步骤 5.7.5
将所有包含 的项移到等式左边。
解题步骤 5.7.5.1
从等式两边同时减去 。
解题步骤 5.7.5.2
从 中减去 。
解题步骤 5.7.6
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 5.7.6.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 5.7.6.2
化简左边。
解题步骤 5.7.6.2.1
将两个负数相除得到一个正数。
解题步骤 5.7.6.2.2
用 除以 。
解题步骤 5.7.6.3
化简右边。
解题步骤 5.7.6.3.1
用 除以 。
解题步骤 5.8
排除不能使 成立的解。
解题步骤 6
解题步骤 6.1
将 的分母设为等于 ,以求使表达式无意义的区间。
解题步骤 6.2
求解 。
解题步骤 6.2.1
去掉绝对值项。因为 ,所以这将使方程右边新增 。
解题步骤 6.2.2
正负 是 。
解题步骤 7
要计算的驻点。
解题步骤 8
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 9
解题步骤 9.1
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 9.2
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 9.2.1
使用表达式中的 替换变量 。
解题步骤 9.2.2
化简结果。
解题步骤 9.2.2.1
将 乘以 。
解题步骤 9.2.2.2
化简每一项。
解题步骤 9.2.2.2.1
绝对值就是一个数和零之间的距离。 和 之间的距离为 。
解题步骤 9.2.2.2.2
用 除以 。
解题步骤 9.2.2.3
将 和 相加。
解题步骤 9.2.2.4
最终答案为 。
解题步骤 9.3
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 9.3.1
使用表达式中的 替换变量 。
解题步骤 9.3.2
化简结果。
解题步骤 9.3.2.1
将 乘以 。
解题步骤 9.3.2.2
化简每一项。
解题步骤 9.3.2.2.1
绝对值就是一个数和零之间的距离。 和 之间的距离为 。
解题步骤 9.3.2.2.2
用 除以 。
解题步骤 9.3.2.3
将 和 相加。
解题步骤 9.3.2.4
最终答案为 。
解题步骤 9.4
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
是一个极小值
解题步骤 10