Calcul infinitésimal Exemples

$y = 2 \sin (x - \frac{π}{2})$

Étape 1

Déterminez la dérivée première de la fonction.

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Étape 1.1

Comme $2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 \sin (x - \frac{π}{2})$ par rapport à $x$ est $2 \frac{d}{d x} [\sin (x - \frac{π}{2})]$ .

$2 \frac{d}{d x} [\sin (x - \frac{π}{2})]$

Étape 1.2

Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ est $f' (g (x)) g' (x)$ où $f (x) = \sin (x)$ et $g (x) = x - \frac{π}{2}$ .

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Étape 1.2.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u$ comme $x - \frac{π}{2}$ .

$2 (\frac{d}{d u} [\sin (u)] \frac{d}{d x} [x - \frac{π}{2}])$

Étape 1.2.2

La dérivée de $\sin (u)$ par rapport à $u$ est $\cos (u)$ .

$2 (\cos (u) \frac{d}{d x} [x - \frac{π}{2}])$

Étape 1.2.3

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $x - \frac{π}{2}$ .

$2 (\cos (x - \frac{π}{2}) \frac{d}{d x} [x - \frac{π}{2}])$

Étape 1.3

Différenciez.

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Étape 1.3.1

Selon la règle de la somme, la dérivée de $x - \frac{π}{2}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- \frac{π}{2}]$ .

$2 \cos (x - \frac{π}{2}) (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- \frac{π}{2}])$

Étape 1.3.2

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$2 \cos (x - \frac{π}{2}) (1 + \frac{d}{d x} [- \frac{π}{2}])$

Étape 1.3.3

Comme $- \frac{π}{2}$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- \frac{π}{2}$ par rapport à $x$ est $0$ .

$2 \cos (x - \frac{π}{2}) (1 + 0)$

Étape 1.3.4

Simplifiez l’expression.

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Étape 1.3.4.1

Additionnez $1$ et $0$ .

$2 \cos (x - \frac{π}{2}) \cdot 1$

Étape 1.3.4.2

Multipliez $2$ par $1$ .

$2 \cos (x - \frac{π}{2})$

Étape 2

Déterminez la dérivée seconde de la fonction.

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Étape 2.1

Comme $2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 \cos (x - \frac{π}{2})$ par rapport à $x$ est $2 \frac{d}{d x} [\cos (x - \frac{π}{2})]$ .

$f'' (x) = 2 \frac{d}{d x} (\cos (x - \frac{π}{2}))$

Étape 2.2

Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ est $f' (g (x)) g' (x)$ où $f (x) = \cos (x)$ et $g (x) = x - \frac{π}{2}$ .

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Étape 2.2.1

Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez $u$ comme $x - \frac{π}{2}$ .

$f'' (x) = 2 (\frac{d}{d u} (\cos (u)) \frac{d}{d x} (x - \frac{π}{2}))$

Étape 2.2.2

La dérivée de $\cos (u)$ par rapport à $u$ est $- \sin (u)$ .

$f'' (x) = 2 (- \sin (u) \frac{d}{d x} (x - \frac{π}{2}))$

Étape 2.2.3

Remplacez toutes les occurrences de $u$ par $x - \frac{π}{2}$ .

$f'' (x) = 2 (- \sin (x - \frac{π}{2}) \frac{d}{d x} (x - \frac{π}{2}))$

Étape 2.3

Différenciez.

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Étape 2.3.1

Multipliez $- 1$ par $2$ .

$f'' (x) = - 2 (\sin (x - \frac{π}{2}) \frac{d}{d x} (x - \frac{π}{2}))$

Étape 2.3.2

Selon la règle de la somme, la dérivée de $x - \frac{π}{2}$ par rapport à $x$ est $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- \frac{π}{2}]$ .

$f'' (x) = - 2 \sin (x - \frac{π}{2}) (\frac{d}{d x} (x) + \frac{d}{d x} (- \frac{π}{2}))$

Étape 2.3.3

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$f'' (x) = - 2 \sin (x - \frac{π}{2}) (1 + \frac{d}{d x} (- \frac{π}{2}))$

Étape 2.3.4

Comme $- \frac{π}{2}$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $- \frac{π}{2}$ par rapport à $x$ est $0$ .

$f'' (x) = - 2 \sin (x - \frac{π}{2}) (1 + 0)$

Étape 2.3.5

Simplifiez l’expression.

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Étape 2.3.5.1

Additionnez $1$ et $0$ .

$f'' (x) = - 2 \sin (x - \frac{π}{2}) \cdot 1$

Étape 2.3.5.2

Multipliez $- 2$ par $1$ .

$f'' (x) = - 2 \sin (x - \frac{π}{2})$

Étape 3

Pour déterminer les valeurs maximales et minimales locales de la fonction, définissez la dérivée égale à $0$ et résolvez.

$2 \cos (x - \frac{π}{2}) = 0$

Étape 4

Divisez chaque terme dans $2 \cos (x - \frac{π}{2}) = 0$ par $2$ et simplifiez.

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Étape 4.1

Divisez chaque terme dans $2 \cos (x - \frac{π}{2}) = 0$ par $2$ .

$\frac{2 \cos (x - \frac{π}{2})}{2} = \frac{0}{2}$

Étape 4.2

Simplifiez le côté gauche.

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Étape 4.2.1

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 4.2.1.1

Annulez le facteur commun.

$\frac{2 \cos (x - \frac{π}{2})}{2} = \frac{0}{2}$

Étape 4.2.1.2

Divisez $\cos (x - \frac{π}{2})$ par $1$ .

$\cos (x - \frac{π}{2}) = \frac{0}{2}$

Étape 4.3

Simplifiez le côté droit.

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Étape 4.3.1

Divisez $0$ par $2$ .

$\cos (x - \frac{π}{2}) = 0$

Étape 5

Prenez le cosinus inverse des deux côtés de l’équation pour extraire $x$ de l’intérieur du cosinus.

$x - \frac{π}{2} = \arccos (0)$

Étape 6

Simplifiez le côté droit.

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Étape 6.1

La valeur exacte de $\arccos (0)$ est $\frac{π}{2}$ .

$x - \frac{π}{2} = \frac{π}{2}$

Étape 7

Déplacez tous les termes ne contenant pas $x$ du côté droit de l’équation.

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Étape 7.1

Ajoutez $\frac{π}{2}$ aux deux côtés de l’équation.

$x = \frac{π}{2} + \frac{π}{2}$

Étape 7.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$x = \frac{π + π}{2}$

Étape 7.3

Additionnez $π$ et $π$ .

$x = \frac{2 π}{2}$

Étape 7.4

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 7.4.1

Annulez le facteur commun.

$x = \frac{2 π}{2}$

Étape 7.4.2

Divisez $π$ par $1$ .

$x = π$

Étape 8

La fonction cosinus est positive dans les premier et quatrième quadrants. Pour déterminer la deuxième solution, soustrayez l’angle de référence de $2 π$ pour déterminer la solution dans le quatrième quadrant.

$x - \frac{π}{2} = 2 π - \frac{π}{2}$

Étape 9

Résolvez $x$ .

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Étape 9.1

Simplifiez $2 π - \frac{π}{2}$ .

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Étape 9.1.1

Pour écrire $2 π$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2}{2}$ .

$x - \frac{π}{2} = 2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

Étape 9.1.2

Associez les fractions.

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Étape 9.1.2.1

Associez $2 π$ et $\frac{2}{2}$ .

$x - \frac{π}{2} = \frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

Étape 9.1.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$x - \frac{π}{2} = \frac{2 π \cdot 2 - π}{2}$

Étape 9.1.3

Simplifiez le numérateur.

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Étape 9.1.3.1

Multipliez $2$ par $2$ .

$x - \frac{π}{2} = \frac{4 π - π}{2}$

Étape 9.1.3.2

Soustrayez $π$ de $4 π$ .

$x - \frac{π}{2} = \frac{3 π}{2}$

Étape 9.2

Déplacez tous les termes ne contenant pas $x$ du côté droit de l’équation.

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Étape 9.2.1

Ajoutez $\frac{π}{2}$ aux deux côtés de l’équation.

$x = \frac{3 π}{2} + \frac{π}{2}$

Étape 9.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$x = \frac{3 π + π}{2}$

Étape 9.2.3

Additionnez $3 π$ et $π$ .

$x = \frac{4 π}{2}$

Étape 9.2.4

Annulez le facteur commun à $4$ et $2$ .

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Étape 9.2.4.1

Factorisez $2$ à partir de $4 π$ .

$x = \frac{2 (2 π)}{2}$

Étape 9.2.4.2

Annulez les facteurs communs.

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Étape 9.2.4.2.1

Factorisez $2$ à partir de $2$ .

$x = \frac{2 (2 π)}{2 (1)}$

Étape 9.2.4.2.2

Annulez le facteur commun.

$x = \frac{2 (2 π)}{2 \cdot 1}$

Étape 9.2.4.2.3

Réécrivez l’expression.

$x = \frac{2 π}{1}$

Étape 9.2.4.2.4

Divisez $2 π$ par $1$ .

$x = 2 π$

Étape 10

La solution de l’équation est $x - \frac{π}{2} = \frac{π}{2}$ .

$x = π, 2 π$

Étape 11

Évaluez la dérivée seconde sur $x = π$ . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.

$- 2 \sin ((π) - \frac{π}{2})$

Étape 12

Évaluez la dérivée seconde.

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Étape 12.1

Pour écrire $π$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2}{2}$ .

$- 2 \sin (π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2})$

Étape 12.2

Associez les fractions.

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Étape 12.2.1

Associez $π$ et $\frac{2}{2}$ .

$- 2 \sin (\frac{π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2})$

Étape 12.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$- 2 \sin (\frac{π \cdot 2 - π}{2})$

Étape 12.3

Simplifiez le numérateur.

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Étape 12.3.1

Déplacez $2$ à gauche de $π$ .

$- 2 \sin (\frac{2 \cdot π - π}{2})$

Étape 12.3.2

Soustrayez $π$ de $2 π$ .

$- 2 \sin (\frac{π}{2})$

Étape 12.4

La valeur exacte de $\sin (\frac{π}{2})$ est $1$ .

$- 2 \cdot 1$

Étape 12.5

Multipliez $- 2$ par $1$ .

$- 2$

Étape 13

$x = π$ est un maximum local car la valeur de la dérivée seconde est négative. On parle de test de la dérivée seconde.

$x = π$ est un maximum local

Étape 14

Déterminez la valeur y quand $x = π$ .

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Étape 14.1

Remplacez la variable $x$ par $π$ dans l’expression.

$f (π) = 2 \sin ((π) - \frac{π}{2})$

Étape 14.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 14.2.1

Pour écrire $π$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2}{2}$ .

$f (π) = 2 \sin (π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2})$

Étape 14.2.2

Associez les fractions.

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Étape 14.2.2.1

Associez $π$ et $\frac{2}{2}$ .

$f (π) = 2 \sin (\frac{π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2})$

Étape 14.2.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$f (π) = 2 \sin (\frac{π \cdot 2 - π}{2})$

Étape 14.2.3

Simplifiez le numérateur.

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Étape 14.2.3.1

Déplacez $2$ à gauche de $π$ .

$f (π) = 2 \sin (\frac{2 \cdot π - π}{2})$

Étape 14.2.3.2

Soustrayez $π$ de $2 π$ .

$f (π) = 2 \sin (\frac{π}{2})$

Étape 14.2.4

La valeur exacte de $\sin (\frac{π}{2})$ est $1$ .

$f (π) = 2 \cdot 1$

Étape 14.2.5

Multipliez $2$ par $1$ .

$f (π) = 2$

Étape 14.2.6

La réponse finale est $2$ .

$y = 2$

Étape 15

Évaluez la dérivée seconde sur $x = 2 π$ . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.

$- 2 \sin ((2 π) - \frac{π}{2})$

Étape 16

Évaluez la dérivée seconde.

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Étape 16.1

Pour écrire $2 π$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2}{2}$ .

$- 2 \sin (2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2})$

Étape 16.2

Associez les fractions.

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Étape 16.2.1

Associez $2 π$ et $\frac{2}{2}$ .

$- 2 \sin (\frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2})$

Étape 16.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$- 2 \sin (\frac{2 π \cdot 2 - π}{2})$

Étape 16.3

Simplifiez le numérateur.

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Étape 16.3.1

Multipliez $2$ par $2$ .

$- 2 \sin (\frac{4 π - π}{2})$

Étape 16.3.2

Soustrayez $π$ de $4 π$ .

$- 2 \sin (\frac{3 π}{2})$

Étape 16.4

Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant. Rendez l’expression négative car le sinus est négatif dans le quatrième quadrant.

$- 2 (- \sin (\frac{π}{2}))$

Étape 16.5

La valeur exacte de $\sin (\frac{π}{2})$ est $1$ .

$- 2 (- 1 \cdot 1)$

Étape 16.6

Multipliez $- 2 (- 1 \cdot 1)$ .

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Étape 16.6.1

Multipliez $- 1$ par $1$ .

$- 2 \cdot - 1$

Étape 16.6.2

Multipliez $- 2$ par $- 1$ .

$2$

Étape 17

$x = 2 π$ est un minimum local car la valeur de la dérivée seconde est positive. On parle de test de la dérivée seconde.

$x = 2 π$ est un minimum local

Étape 18

Déterminez la valeur y quand $x = 2 π$ .

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Étape 18.1

Remplacez la variable $x$ par $2 π$ dans l’expression.

$f (2 π) = 2 \sin ((2 π) - \frac{π}{2})$

Étape 18.2

Simplifiez le résultat.

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Étape 18.2.1

Pour écrire $2 π$ comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par $\frac{2}{2}$ .

$f (2 π) = 2 \sin (2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2})$

Étape 18.2.2

Associez les fractions.

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Étape 18.2.2.1

Associez $2 π$ et $\frac{2}{2}$ .

$f (2 π) = 2 \sin (\frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2})$

Étape 18.2.2.2

Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.

$f (2 π) = 2 \sin (\frac{2 π \cdot 2 - π}{2})$

Étape 18.2.3

Simplifiez le numérateur.

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Étape 18.2.3.1

Multipliez $2$ par $2$ .

$f (2 π) = 2 \sin (\frac{4 π - π}{2})$

Étape 18.2.3.2

Soustrayez $π$ de $4 π$ .

$f (2 π) = 2 \sin (\frac{3 π}{2})$

Étape 18.2.4

$f (2 π) = 2 (- \sin (\frac{π}{2}))$

Étape 18.2.5

La valeur exacte de $\sin (\frac{π}{2})$ est $1$ .

$f (2 π) = 2 (- 1 \cdot 1)$

Étape 18.2.6

Multipliez $2 (- 1 \cdot 1)$ .

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Étape 18.2.6.1

Multipliez $- 1$ par $1$ .

$f (2 π) = 2 \cdot - 1$

Étape 18.2.6.2

Multipliez $2$ par $- 1$ .

$f (2 π) = - 2$

Étape 18.2.7

La réponse finale est $- 2$ .

$y = - 2$

Étape 19

Ce sont les extrema locaux pour $f (x) = 2 \sin (x - \frac{π}{2})$ .

$(π, 2)$ est un maximum local

$(2 π, - 2)$ est un minimum local

Étape 20