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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
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
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.2.3
将 乘以 。
解题步骤 2.3
计算 。
解题步骤 2.3.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 2.3.2
将 重写为 。
解题步骤 2.3.3
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 2.3.3.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 2.3.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.3.3.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 2.3.4
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 2.3.5
将 中的指数相乘。
解题步骤 2.3.5.1
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 2.3.5.2
将 乘以 。
解题步骤 2.3.6
将 乘以 。
解题步骤 2.3.7
对 进行 次方运算。
解题步骤 2.3.8
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 2.3.9
从 中减去 。
解题步骤 2.3.10
将 乘以 。
解题步骤 2.4
使用负指数规则 重写表达式。
解题步骤 2.5
化简。
解题步骤 2.5.1
合并项。
解题步骤 2.5.1.1
组合 和 。
解题步骤 2.5.1.2
将负号移到分数的前面。
解题步骤 2.5.2
重新排序项。
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
将 重写为 。
解题步骤 3.2.3
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 3.2.3.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 3.2.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.2.3.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 3.2.4
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 3.2.5
将 中的指数相乘。
解题步骤 3.2.5.1
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 3.2.5.2
将 乘以 。
解题步骤 3.2.6
将 乘以 。
解题步骤 3.2.7
通过指数相加将 乘以 。
解题步骤 3.2.7.1
移动 。
解题步骤 3.2.7.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 3.2.7.3
从 中减去 。
解题步骤 3.2.8
将 乘以 。
解题步骤 3.3
因为 对于 是常数,所以 对 的导数为 。
解题步骤 3.4
化简。
解题步骤 3.4.1
使用负指数规则 重写表达式。
解题步骤 3.4.2
合并项。
解题步骤 3.4.2.1
组合 和 。
解题步骤 3.4.2.2
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
根据加法法则, 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.2
计算 。
解题步骤 5.1.2.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.2.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.2.3
将 乘以 。
解题步骤 5.1.3
计算 。
解题步骤 5.1.3.1
因为 对于 是常数,所以 对 的导数是 。
解题步骤 5.1.3.2
将 重写为 。
解题步骤 5.1.3.3
使用链式法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 且 。
解题步骤 5.1.3.3.1
要使用链式法则,请将 设为 。
解题步骤 5.1.3.3.2
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.3.3.3
使用 替换所有出现的 。
解题步骤 5.1.3.4
使用幂法则求微分,根据该法则, 等于 ,其中 。
解题步骤 5.1.3.5
将 中的指数相乘。
解题步骤 5.1.3.5.1
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 5.1.3.5.2
将 乘以 。
解题步骤 5.1.3.6
将 乘以 。
解题步骤 5.1.3.7
对 进行 次方运算。
解题步骤 5.1.3.8
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 5.1.3.9
从 中减去 。
解题步骤 5.1.3.10
将 乘以 。
解题步骤 5.1.4
使用负指数规则 重写表达式。
解题步骤 5.1.5
化简。
解题步骤 5.1.5.1
合并项。
解题步骤 5.1.5.1.1
组合 和 。
解题步骤 5.1.5.1.2
将负号移到分数的前面。
解题步骤 5.1.5.2
重新排序项。
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
从等式两边同时减去 。
解题步骤 6.3
求方程中各项的最小公分母 (LCD)。
解题步骤 6.3.1
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 6.3.2
1 和任何表达式的最小公倍数就是该表达式。
解题步骤 6.4
将 中的每一项乘以 以消去分数。
解题步骤 6.4.1
将 中的每一项乘以 。
解题步骤 6.4.2
化简左边。
解题步骤 6.4.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 6.4.2.1.1
将 中前置负号移到分子中。
解题步骤 6.4.2.1.2
约去公因数。
解题步骤 6.4.2.1.3
重写表达式。
解题步骤 6.5
求解方程。
解题步骤 6.5.1
将方程重写为 。
解题步骤 6.5.2
在等式两边都加上 。
解题步骤 6.5.3
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.5.3.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.5.3.2
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.5.3.3
从 中分解出因数 。
解题步骤 6.5.4
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 6.5.4.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 6.5.4.2
化简左边。
解题步骤 6.5.4.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 6.5.4.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 6.5.4.2.1.2
用 除以 。
解题步骤 6.5.4.3
化简右边。
解题步骤 6.5.4.3.1
用 除以 。
解题步骤 6.5.5
在等式两边都加上 。
解题步骤 6.5.6
将 中的每一项除以 并化简。
解题步骤 6.5.6.1
将 中的每一项都除以 。
解题步骤 6.5.6.2
化简左边。
解题步骤 6.5.6.2.1
约去 的公因数。
解题步骤 6.5.6.2.1.1
约去公因数。
解题步骤 6.5.6.2.1.2
用 除以 。
解题步骤 6.5.7
取方程两边的指定根来消去方程左边的指数。
解题步骤 6.5.8
化简 。
解题步骤 6.5.8.1
将 重写为 。
解题步骤 6.5.8.2
将 乘以 。
解题步骤 6.5.8.3
合并和化简分母。
解题步骤 6.5.8.3.1
将 乘以 。
解题步骤 6.5.8.3.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 6.5.8.3.3
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 6.5.8.3.4
将 和 相加。
解题步骤 6.5.8.3.5
将 重写为 。
解题步骤 6.5.8.3.5.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 6.5.8.3.5.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 6.5.8.3.5.3
组合 和 。
解题步骤 6.5.8.3.5.4
约去 的公因数。
解题步骤 6.5.8.3.5.4.1
约去公因数。
解题步骤 6.5.8.3.5.4.2
重写表达式。
解题步骤 6.5.8.3.5.5
计算指数。
解题步骤 6.5.8.4
化简分子。
解题步骤 6.5.8.4.1
将 重写为 。
解题步骤 6.5.8.4.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 6.5.8.5
化简分子。
解题步骤 6.5.8.5.1
使用根数乘积法则进行合并。
解题步骤 6.5.8.5.2
将 乘以 。
解题步骤 7
解题步骤 7.1
将 的分母设为等于 ,以求使表达式无意义的区间。
解题步骤 7.2
求解 。
解题步骤 7.2.1
取方程两边的指定根来消去方程左边的指数。
解题步骤 7.2.2
化简 。
解题步骤 7.2.2.1
将 重写为 。
解题步骤 7.2.2.2
假设各项均为实数,将其从根式下提取出来。
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
化简分母。
解题步骤 10.1.1
对 运用乘积法则。
解题步骤 10.1.2
化简分子。
解题步骤 10.1.2.1
将 重写为 。
解题步骤 10.1.2.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 10.1.2.3
将 重写为 。
解题步骤 10.1.2.3.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.1.2.3.2
将 重写为 。
解题步骤 10.1.2.4
从根式下提出各项。
解题步骤 10.1.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 10.1.4
约去 和 的公因数。
解题步骤 10.1.4.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.1.4.2
约去公因数。
解题步骤 10.1.4.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.1.4.2.2
约去公因数。
解题步骤 10.1.4.2.3
重写表达式。
解题步骤 10.2
将分子乘以分母的倒数。
解题步骤 10.3
将 乘以 。
解题步骤 10.4
化简项。
解题步骤 10.4.1
合并和化简分母。
解题步骤 10.4.1.1
将 乘以 。
解题步骤 10.4.1.2
移动 。
解题步骤 10.4.1.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 10.4.1.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 10.4.1.5
将 和 相加。
解题步骤 10.4.1.6
将 重写为 。
解题步骤 10.4.1.6.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 10.4.1.6.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 10.4.1.6.3
组合 和 。
解题步骤 10.4.1.6.4
约去 的公因数。
解题步骤 10.4.1.6.4.1
约去公因数。
解题步骤 10.4.1.6.4.2
重写表达式。
解题步骤 10.4.1.6.5
计算指数。
解题步骤 10.4.2
约去 和 的公因数。
解题步骤 10.4.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.4.2.2
约去公因数。
解题步骤 10.4.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.4.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 10.4.2.2.3
重写表达式。
解题步骤 10.5
化简分子。
解题步骤 10.5.1
将 重写为 。
解题步骤 10.5.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 10.5.3
将 重写为 。
解题步骤 10.5.3.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.5.3.2
将 重写为 。
解题步骤 10.5.4
从根式下提出各项。
解题步骤 10.6
通过约去公因数来化简表达式。
解题步骤 10.6.1
将 乘以 。
解题步骤 10.6.2
约去 和 的公因数。
解题步骤 10.6.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.6.2.2
约去公因数。
解题步骤 10.6.2.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 10.6.2.2.2
约去公因数。
解题步骤 10.6.2.2.3
重写表达式。
解题步骤 10.7
乘以 。
解题步骤 10.7.1
组合 和 。
解题步骤 10.7.2
将 乘以 。
解题步骤 10.7.3
将 乘以 。
解题步骤 10.8
用 除以 。
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
化简每一项。
解题步骤 12.2.1.1
约去 的公因数。
解题步骤 12.2.1.1.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.1.2
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.1.3
重写表达式。
解题步骤 12.2.1.2
化简分母。
解题步骤 12.2.1.2.1
对 运用乘积法则。
解题步骤 12.2.1.2.2
化简分子。
解题步骤 12.2.1.2.2.1
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.2.2.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.1.2.2.3
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.2.2.3.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.2.2.3.2
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.2.2.4
从根式下提出各项。
解题步骤 12.2.1.2.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.1.2.4
约去 和 的公因数。
解题步骤 12.2.1.2.4.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.2.4.2
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.2.4.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.2.4.2.2
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.2.4.2.3
重写表达式。
解题步骤 12.2.1.3
将分子乘以分母的倒数。
解题步骤 12.2.1.4
将 乘以 。
解题步骤 12.2.1.5
合并和化简分母。
解题步骤 12.2.1.5.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.1.5.2
移动 。
解题步骤 12.2.1.5.3
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.1.5.4
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 12.2.1.5.5
将 和 相加。
解题步骤 12.2.1.5.6
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.5.6.1
使用 ,将 重写成 。
解题步骤 12.2.1.5.6.2
运用幂法则并将指数相乘,。
解题步骤 12.2.1.5.6.3
组合 和 。
解题步骤 12.2.1.5.6.4
约去 的公因数。
解题步骤 12.2.1.5.6.4.1
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.5.6.4.2
重写表达式。
解题步骤 12.2.1.5.6.5
计算指数。
解题步骤 12.2.1.6
约去 和 的公因数。
解题步骤 12.2.1.6.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.6.2
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.6.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.6.2.2
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.6.2.3
重写表达式。
解题步骤 12.2.1.7
化简分子。
解题步骤 12.2.1.7.1
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.7.2
对 进行 次方运算。
解题步骤 12.2.1.7.3
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.7.3.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.7.3.2
将 重写为 。
解题步骤 12.2.1.7.4
从根式下提出各项。
解题步骤 12.2.1.8
将 乘以 。
解题步骤 12.2.1.9
约去 的公因数。
解题步骤 12.2.1.9.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.9.2
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.9.3
重写表达式。
解题步骤 12.2.1.10
约去 和 的公因数。
解题步骤 12.2.1.10.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.10.2
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.10.2.1
从 中分解出因数 。
解题步骤 12.2.1.10.2.2
约去公因数。
解题步骤 12.2.1.10.2.3
重写表达式。
解题步骤 12.2.2
要将 写成带有公分母的分数,请乘以 。
解题步骤 12.2.3
通过与 的合适因数相乘,将每一个表达式写成具有公分母 的形式。
解题步骤 12.2.3.1
将 乘以 。
解题步骤 12.2.3.2
将 乘以 。
解题步骤 12.2.4
在公分母上合并分子。
解题步骤 12.2.5
化简分子。
解题步骤 12.2.5.1
将 移到 的左侧。
解题步骤 12.2.5.2
将 和 相加。
解题步骤 12.2.6
最终答案为 。
解题步骤 13
这些是 的局部极值。
是一个局部最小值
解题步骤 14