Нейросеть

ГДЗ: Упражнение 842 - § 47 (Производные некоторых элементарных функций) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)

Страницы: 245, 246, 247, 248, 249, 250
Глава: Глава 8
Параграф: § 47 - Производные некоторых элементарных функций
Учебник: Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы -
Автор: Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна
Год: 2025
Издание:

842 упражнение:

Выяснить, при каких значениях \( x \) значение производной функции \( f(x) \) положительно:

1) \( f(x) = e^x - x^2 \)

Шаг 1: Находим производную \( f'(x) \):
\( f'(x) = (e^x)' - (x^2)' = e^x - 2x \).

Шаг 2: Требуется найти, когда \( f'(x) > 0 \):
\( e^x - 2x > 0 \)
\( e^x > 2x \)

Шаг 3: Решение трансцендентного неравенства.
Рассмотрим функцию \( g(x) = e^x - 2x \). Нам нужно найти, где \( g(x) > 0 \).
Найдем критические точки, приравняв производную \( g'(x) \) к нулю:
\( g'(x) = e^x - 2 \).
\( g'(x) = 0 \implies e^x = 2 \implies x = \ln 2 \).
При \( x = \ln 2 \) функция \( g(x) \) имеет локальный минимум:
\( g(\ln 2) = e^{\ln 2} - 2 \ln 2 = 2 - 2 \ln 2 = 2(1 - \ln 2) \).
Поскольку \( \ln 2 \approx 0.693 < 1 \), то \( g(\ln 2) > 0 \).

Шаг 4: Поскольку глобальный минимум функции \( g(x) \) положителен, и \( g(x) \) стремится к \( +\infty \) при \( x \to \pm\infty \), то \( g(x) > 0 \) для всех действительных \( x \).

Ответ: Производная положительна при всех \( x \in \mathbb{R} \).

2) \( f(x) = x \ln x - 2x \)

Шаг 1: Находим производную \( f'(x) \). Область определения функции: \( x > 0 \).
Используем правило произведения для \( x \ln x \): \( (x \ln x)' = (x)' \ln x + x (\ln x)' = 1 \cdot \ln x + x \cdot \frac{1}{x} = \ln x + 1 \).
\( f'(x) = (x \ln x)' - (2x)' = (\ln x + 1) - 2 = \ln x - 1 \).

Шаг 2: Требуется найти, когда \( f'(x) > 0 \):
\( f'(x) > 0 \implies \ln x - 1 > 0 \)
\( \ln x > 1 \)

Шаг 3: Решаем логарифмическое неравенство.
Поскольку основание логарифма \( e > 1 \), сохраняем знак неравенства:
\( x > e^1 \)
\( x > e \).

Ответ: Производная положительна при \( x > e \).

3) \( f(x) = x - e^{x^2} \)

Шаг 1: Находим производную \( f'(x) \).
Используем правило разности и цепное правило:
\( f'(x) = (x)' - (e^{x^2})' = 1 - e^{x^2} \cdot (x^2)' = 1 - 2x e^{x^2} \).

Шаг 2: Требуется найти, когда \( f'(x) > 0 \):
\( f'(x) > 0 \implies 1 - 2x e^{x^2} > 0 \)
\( 1 > 2x e^{x^2} \)
\( 2x e^{x^2} < 1 \).

Шаг 3: Решение трансцендентного неравенства.
Рассмотрим функцию \( h(x) = 2x e^{x^2} \). Нам нужно найти, когда \( h(x) < 1 \).
Случай 1: Если \( x \le 0 \), то \( 2x e^{x^2} \le 0 \). Поскольку \( 0 < 1 \), неравенство выполняется при всех \( x \le 0 \).
Случай 2: Если \( x > 0 \), функция \( h(x) \) возрастает, так как ее производная \( h'(x) = 2(1 \cdot e^{x^2} + x \cdot e^{x^2} \cdot 2x) = 2e^{x^2} (1 + 2x^2) > 0 \).
Существует единственное положительное число \( x_0 \) такое, что \( 2x_0 e^{x_0^2} = 1 \). Это число можно найти только численно (приблизительно \( x_0 \approx 0.4263 \)).
При \( 0 < x < x_0 \), неравенство \( 2x e^{x^2} < 1 \) выполняется.

Ответ: Производная положительна при \( x \in (-\infty, x_0) \), где \( x_0 \) — единственный положительный корень уравнения \( 2x e^{x^2} = 1 \) (приблизительно \( x_0 \approx 0.4263 \)).

4) \( f(x) = e^{\sqrt{x}} \cdot \sqrt{x} \)

Шаг 1: Находим производную \( f'(x) \). Область определения функции: \( x \ge 0 \).
Используем правило произведения \( (u v)' = u'v + u v' \), где \( u = e^{\sqrt{x}} \) и \( v = \sqrt{x} = x^{1/2} \).

  • Находим производные сомножителей:
    \( u' = (e^{\sqrt{x}})' = e^{\sqrt{x}} \cdot (x^{1/2})' = e^{\sqrt{x}} \cdot \frac{1}{2} x^{-1/2} = \frac{e^{\sqrt{x}}}{2\sqrt{x}} \).
    \( v' = (\sqrt{x})' = \frac{1}{2\sqrt{x}} \).
  • Применяем правило произведения:
    \( f'(x) = u'v + u v' = \frac{e^{\sqrt{x}}}{2\sqrt{x}} \cdot \sqrt{x} + e^{\sqrt{x}} \cdot \frac{1}{2\sqrt{x}} \)
  • Упрощаем:
    \( f'(x) = \frac{e^{\sqrt{x}}}{2} + \frac{e^{\sqrt{x}}}{2\sqrt{x}} = \frac{e^{\sqrt{x}}}{2} \left( 1 + \frac{1}{\sqrt{x}} \right) \).

Шаг 2: Требуется найти, когда \( f'(x) > 0 \).
\( f'(x) > 0 \implies \frac{e^{\sqrt{x}}}{2} \left( 1 + \frac{1}{\sqrt{x}} \right) > 0 \).

Шаг 3: Анализируем выражение.
В области определения \( x > 0 \) (так как \( \sqrt{x} \) находится в знаменателе):
\( e^{\sqrt{x}} > 0 \), \( \frac{1}{2} > 0 \), \( \sqrt{x} > 0 \), и следовательно \( 1 + \frac{1}{\sqrt{x}} > 1 > 0 \).
Произведение положительных множителей положительно.

Ответ: Производная положительна при всех \( x \in (0; +\infty) \).

Что применять при решении

Правило дифференцирования суммы и разности
Производная суммы (или разности) функций равна сумме (или разности) их производных.
Правило дифференцирования произведения на константу
Постоянный множитель можно выносить за знак производной.
Производная степенной функции
Формула для нахождения производной функции вида \( x^p \), где \( p \) — любое действительное число.
Производная показательной функции
Формула для нахождения производной функции \( a^x \) и частный случай для натурального основания \( e \).
Производная логарифмической функции
Формула для нахождения производной натурального логарифма \( \ln x \) и логарифма по произвольному основанию \( a \).
Производные тригонометрических функций
Формулы для нахождения производных синуса, косинуса и тангенса.
Правило дифференцирования сложной функции (Цепное правило)
Производная сложной функции \( f(g(x)) \) равна произведению производной внешней функции по внутренней и производной внутренней функции.
Правило дифференцирования произведения
Производная произведения двух функций.
Правило дифференцирования частного
Производная частного двух функций.

Задали создать проект?

Создай с помощью ИИ за 5 минут

До 90% уникальность
Готовый файл Word
15-30 страниц
Список источников по ГОСТ
Оформление по ГОСТ
Таблицы и схемы

Другие упражнения из параграфа § 47

831 832 833 834 835 836 837 838 839 840 841 842 843 844 845 846 847 848 849 850 851 852 853 854 855 856
Уведомление об авторском праве и цитировании

ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме, оправданном поставленной целью.

Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве (в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).

В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования указаны для каждого используемого фрагмента.