حساب التفاضل والتكامل الأمثلة

$f (x) = \cos (3 x)$

خطوة 1

أوجِد المشتق الأول للدالة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.1

أوجِد المشتقة باستخدام قاعدة السلسلة، والتي تنص على أن $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ هو $f' (g (x)) g' (x)$ حيث $f (x) = \cos (x)$ و $g (x) = 3 x$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.1.1

لتطبيق قاعدة السلسلة، عيّن قيمة $u$ لتصبح $3 x$ .

$\frac{d}{d u} [\cos (u)] \frac{d}{d x} [3 x]$

خطوة 1.1.2

مشتق $\cos (u)$ بالنسبة إلى $u$ يساوي $- \sin (u)$ .

$- \sin (u) \frac{d}{d x} [3 x]$

خطوة 1.1.3

استبدِل كافة حالات حدوث $u$ بـ $3 x$ .

$- \sin (3 x) \frac{d}{d x} [3 x]$

خطوة 1.2

أوجِد المشتقة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.2.1

بما أن $3$ عدد ثابت بالنسبة إلى $x$ ، إذن مشتق $3 x$ بالنسبة إلى $x$ يساوي $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

$- \sin (3 x) (3 \frac{d}{d x} [x])$

خطوة 1.2.2

اضرب $3$ في $- 1$ .

$- 3 \sin (3 x) \frac{d}{d x} [x]$

خطوة 1.2.3

أوجِد المشتقة باستخدام قاعدة القوة التي تنص على أن $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ هو $n x^{n - 1}$ حيث $n = 1$ .

$- 3 \sin (3 x) \cdot 1$

خطوة 1.2.4

اضرب $- 3$ في $1$ .

$- 3 \sin (3 x)$

خطوة 2

أوجِد المشتق الثاني للدالة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 2.1

بما أن $- 3$ عدد ثابت بالنسبة إلى $x$ ، إذن مشتق $- 3 \sin (3 x)$ بالنسبة إلى $x$ يساوي $- 3 \frac{d}{d x} [\sin (3 x)]$ .

$f'' (x) = - 3 \frac{d}{d x} \sin (3 x)$

خطوة 2.2

أوجِد المشتقة باستخدام قاعدة السلسلة، والتي تنص على أن $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ هو $f' (g (x)) g' (x)$ حيث $f (x) = \sin (x)$ و $g (x) = 3 x$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 2.2.1

لتطبيق قاعدة السلسلة، عيّن قيمة $u$ لتصبح $3 x$ .

$f'' (x) = - 3 (\frac{d}{d u} (\sin (u)) \frac{d}{d x} (3 x))$

خطوة 2.2.2

مشتق $\sin (u)$ بالنسبة إلى $u$ يساوي $\cos (u)$ .

$f'' (x) = - 3 (\cos (u) \frac{d}{d x} (3 x))$

خطوة 2.2.3

استبدِل كافة حالات حدوث $u$ بـ $3 x$ .

$f'' (x) = - 3 (\cos (3 x) \frac{d}{d x} (3 x))$

خطوة 2.3

أوجِد المشتقة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 2.3.1

بما أن $3$ عدد ثابت بالنسبة إلى $x$ ، إذن مشتق $3 x$ بالنسبة إلى $x$ يساوي $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

$f'' (x) = - 3 \cos (3 x) (3 \frac{d}{d x} (x))$

خطوة 2.3.2

اضرب $3$ في $- 3$ .

$f'' (x) = - 9 \cos (3 x) \frac{d}{d x} x$

خطوة 2.3.3

أوجِد المشتقة باستخدام قاعدة القوة التي تنص على أن $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ هو $n x^{n - 1}$ حيث $n = 1$ .

$f'' (x) = - 9 \cos (3 x) \cdot 1$

خطوة 2.3.4

اضرب $- 9$ في $1$ .

$f'' (x) = - 9 \cos (3 x)$

خطوة 3

لإيجاد قيم الحد الأقصى المحلي والحد الأدنى المحلي للدالة، عيّن قيمة المشتق لتصبح مساوية لـ $0$ وأوجِد الحل.

$- 3 \sin (3 x) = 0$

خطوة 4

اقسِم كل حد في $- 3 \sin (3 x) = 0$ على $- 3$ وبسّط.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.1

اقسِم كل حد في $- 3 \sin (3 x) = 0$ على $- 3$ .

$\frac{- 3 \sin (3 x)}{- 3} = \frac{0}{- 3}$

خطوة 4.2

بسّط الطرف الأيسر.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.2.1

ألغِ العامل المشترك لـ $- 3$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.2.1.1

ألغِ العامل المشترك.

$\frac{- 3 \sin (3 x)}{- 3} = \frac{0}{- 3}$

خطوة 4.2.1.2

اقسِم $\sin (3 x)$ على $1$ .

$\sin (3 x) = \frac{0}{- 3}$

خطوة 4.3

بسّط الطرف الأيمن.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.3.1

اقسِم $0$ على $- 3$ .

$\sin (3 x) = 0$

خطوة 5

خُذ الجيب العكسي لكلا المتعادلين لاستخراج $x$ من داخل الجيب.

$3 x = \arcsin (0)$

خطوة 6

بسّط الطرف الأيمن.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 6.1

القيمة الدقيقة لـ $\arcsin (0)$ هي $0$ .

$3 x = 0$

خطوة 7

اقسِم كل حد في $3 x = 0$ على $3$ وبسّط.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 7.1

اقسِم كل حد في $3 x = 0$ على $3$ .

$\frac{3 x}{3} = \frac{0}{3}$

خطوة 7.2

بسّط الطرف الأيسر.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 7.2.1

ألغِ العامل المشترك لـ $3$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 7.2.1.1

ألغِ العامل المشترك.

$\frac{3 x}{3} = \frac{0}{3}$

خطوة 7.2.1.2

اقسِم $x$ على $1$ .

$x = \frac{0}{3}$

خطوة 7.3

بسّط الطرف الأيمن.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 7.3.1

اقسِم $0$ على $3$ .

$x = 0$

خطوة 8

دالة الجيب موجبة في الربعين الأول والثاني. لإيجاد الحل الثاني، اطرح زاوية المرجع من $π$ لإيجاد الحل في الربع الثاني.

$3 x = π - 0$

خطوة 9

أوجِد قيمة $x$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 9.1

بسّط.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 9.1.1

اضرب $- 1$ في $0$ .

$3 x = π + 0$

خطوة 9.1.2

أضف $π$ و $0$ .

$3 x = π$

خطوة 9.2

اقسِم كل حد في $3 x = π$ على $3$ وبسّط.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 9.2.1

اقسِم كل حد في $3 x = π$ على $3$ .

$\frac{3 x}{3} = \frac{π}{3}$

خطوة 9.2.2

بسّط الطرف الأيسر.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 9.2.2.1

ألغِ العامل المشترك لـ $3$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 9.2.2.1.1

ألغِ العامل المشترك.

$\frac{3 x}{3} = \frac{π}{3}$

خطوة 9.2.2.1.2

اقسِم $x$ على $1$ .

$x = \frac{π}{3}$

خطوة 10

حل المعادلة $3 x = 0$ .

$x = 0, \frac{π}{3}$

خطوة 11

احسِب قيمة المشتق الثاني في $x = 0$ . إذا كان المشتق الثاني موجبًا، فإنه إذن الحد الأدنى المحلي. أما إذا كان سالبًا، فإنه إذن الحد الأقصى المحلي.

$- 9 \cos (3 (0))$

خطوة 12

احسِب قيمة المشتق الثاني.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 12.1

اضرب $3$ في $0$ .

$- 9 \cos (0)$

خطوة 12.2

القيمة الدقيقة لـ $\cos (0)$ هي $1$ .

$- 9 \cdot 1$

خطوة 12.3

اضرب $- 9$ في $1$ .

$- 9$

خطوة 13

$x = 0$ هي حد أقصى محلي لأن قيمة المشتقة الثانية سالبة. يُشار إلى ذلك باسم اختبار المشتقة الثانية.

$x = 0$ هي حد أقصى محلي

خطوة 14

أوجِد قيمة "ص" عندما تكون $x = 0$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 14.1

استبدِل المتغير $x$ بـ $0$ في العبارة.

$f (0) = \cos (3 (0))$

خطوة 14.2

بسّط النتيجة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 14.2.1

اضرب $3$ في $0$ .

$f (0) = \cos (0)$

خطوة 14.2.2

القيمة الدقيقة لـ $\cos (0)$ هي $1$ .

$f (0) = 1$

خطوة 14.2.3

الإجابة النهائية هي $1$ .

$y = 1$

خطوة 15

احسِب قيمة المشتق الثاني في $x = \frac{π}{3}$ . إذا كان المشتق الثاني موجبًا، فإنه إذن الحد الأدنى المحلي. أما إذا كان سالبًا، فإنه إذن الحد الأقصى المحلي.

$- 9 \cos (3 (\frac{π}{3}))$

خطوة 16

احسِب قيمة المشتق الثاني.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 16.1

ألغِ العامل المشترك لـ $3$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 16.1.1

ألغِ العامل المشترك.

$- 9 \cos (3 \frac{π}{3})$

خطوة 16.1.2

أعِد كتابة العبارة.

$- 9 \cos (π)$

خطوة 16.2

طبّق زاوية المرجع بإيجاد الزاوية ذات القيم المثلثية المكافئة في الربع الأول. اجعل العبارة سالبة لأن جيب التمام سالب في الربع الثاني.

$- 9 (- \cos (0))$

خطوة 16.3

القيمة الدقيقة لـ $\cos (0)$ هي $1$ .

$- 9 (- 1 \cdot 1)$

خطوة 16.4

اضرب $- 9 (- 1 \cdot 1)$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 16.4.1

اضرب $- 1$ في $1$ .

$- 9 \cdot - 1$

خطوة 16.4.2

اضرب $- 9$ في $- 1$ .

$9$

خطوة 17

$x = \frac{π}{3}$ هي حد أدنى محلي لأن قيمة المشتقة الثانية موجبة. يُشار إلى ذلك باسم اختبار المشتقة الثانية.

$x = \frac{π}{3}$ هي حد أدنى محلي

خطوة 18

أوجِد قيمة "ص" عندما تكون $x = \frac{π}{3}$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 18.1

استبدِل المتغير $x$ بـ $\frac{π}{3}$ في العبارة.

$f (\frac{π}{3}) = \cos (3 (\frac{π}{3}))$

خطوة 18.2

بسّط النتيجة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 18.2.1

ألغِ العامل المشترك لـ $3$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 18.2.1.1

ألغِ العامل المشترك.

$f (\frac{π}{3}) = \cos (3 (\frac{π}{3}))$

خطوة 18.2.1.2

أعِد كتابة العبارة.

$f (\frac{π}{3}) = \cos (π)$

خطوة 18.2.2

$f (\frac{π}{3}) = - \cos (0)$

خطوة 18.2.3

القيمة الدقيقة لـ $\cos (0)$ هي $1$ .

$f (\frac{π}{3}) = - 1 \cdot 1$

خطوة 18.2.4

اضرب $- 1$ في $1$ .

$f (\frac{π}{3}) = - 1$

خطوة 18.2.5

الإجابة النهائية هي $- 1$ .

$y = - 1$

خطوة 19

هذه هي القيم القصوى المحلية لـ $f (x) = \cos (3 x)$ .

$(0, 1)$ هي نقطة قصوى محلية

$(\frac{π}{3}, - 1)$ هي نقاط دنيا محلية

خطوة 20