Calcul infinitésimal Exemples

Trouver le maximum et le minimum absolus sur l’intervalle f(x)=cos(x)-x , [pi/2,2pi]
f(x)=cos(x)-x , [π2,2π]
Étape 1
Déterminez les points critiques.
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Étape 1.1
Déterminez la dérivée première.
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Étape 1.1.1
Déterminez la dérivée première.
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Étape 1.1.1.1
Selon la règle de la somme, la dérivée de cos(x)-x par rapport à x est ddx[cos(x)]+ddx[-x].
ddx[cos(x)]+ddx[-x]
Étape 1.1.1.2
La dérivée de cos(x) par rapport à x est -sin(x).
-sin(x)+ddx[-x]
Étape 1.1.1.3
Évaluez ddx[-x].
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Étape 1.1.1.3.1
Comme -1 est constant par rapport à x, la dérivée de -x par rapport à x est -ddx[x].
-sin(x)-ddx[x]
Étape 1.1.1.3.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que ddx[xn] est nxn-1n=1.
-sin(x)-11
Étape 1.1.1.3.3
Multipliez -1 par 1.
-sin(x)-1
-sin(x)-1
Étape 1.1.1.4
Remettez les termes dans l’ordre.
f(x)=-1-sin(x)
f(x)=-1-sin(x)
Étape 1.1.2
La dérivée première de f(x) par rapport à x est -1-sin(x).
-1-sin(x)
-1-sin(x)
Étape 1.2
Définissez la dérivée première égale à 0 puis résolvez l’équation -1-sin(x)=0.
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Étape 1.2.1
Définissez la dérivée première égale à 0.
-1-sin(x)=0
Étape 1.2.2
Ajoutez 1 aux deux côtés de l’équation.
-sin(x)=1
Étape 1.2.3
Divisez chaque terme dans -sin(x)=1 par -1 et simplifiez.
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Étape 1.2.3.1
Divisez chaque terme dans -sin(x)=1 par -1.
-sin(x)-1=1-1
Étape 1.2.3.2
Simplifiez le côté gauche.
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Étape 1.2.3.2.1
La division de deux valeurs négatives produit une valeur positive.
sin(x)1=1-1
Étape 1.2.3.2.2
Divisez sin(x) par 1.
sin(x)=1-1
sin(x)=1-1
Étape 1.2.3.3
Simplifiez le côté droit.
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Étape 1.2.3.3.1
Divisez 1 par -1.
sin(x)=-1
sin(x)=-1
sin(x)=-1
Étape 1.2.4
Prenez le sinus inverse des deux côtés de l’équation pour extraire x de l’intérieur du sinus.
x=arcsin(-1)
Étape 1.2.5
Simplifiez le côté droit.
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Étape 1.2.5.1
La valeur exacte de arcsin(-1) est -π2.
x=-π2
x=-π2
Étape 1.2.6
La fonction sinus est négative dans les troisième et quatrième quadrants. Pour déterminer la deuxième solution, soustrayez la solution de 2π pour déterminer un angle de référence. Ajoutez ensuite cet angle de référence à π pour déterminer la solution dans le troisième quadrant.
x=2π+π2+π
Étape 1.2.7
Simplifiez l’expression pour déterminer la deuxième solution.
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Étape 1.2.7.1
Soustrayez 2π de 2π+π2+π.
x=2π+π2+π-2π
Étape 1.2.7.2
L’angle résultant de 3π2 est positif, inférieur à 2π et coterminal avec 2π+π2+π.
x=3π2
x=3π2
Étape 1.2.8
Déterminez la période de sin(x).
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Étape 1.2.8.1
La période de la fonction peut être calculée en utilisant 2π|b|.
2π|b|
Étape 1.2.8.2
Remplacez b par 1 dans la formule pour la période.
2π|1|
Étape 1.2.8.3
La valeur absolue est la distance entre un nombre et zéro. La distance entre 0 et 1 est 1.
2π1
Étape 1.2.8.4
Divisez 2π par 1.
2π
2π
Étape 1.2.9
Ajoutez 2π à chaque angle négatif pour obtenir des angles positifs.
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Étape 1.2.9.1
Ajoutez 2π à -π2 pour déterminer l’angle positif.
-π2+2π
Étape 1.2.9.2
Pour écrire 2π comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par 22.
2π22-π2
Étape 1.2.9.3
Associez les fractions.
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Étape 1.2.9.3.1
Associez 2π et 22.
2π22-π2
Étape 1.2.9.3.2
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
2π2-π2
2π2-π2
Étape 1.2.9.4
Simplifiez le numérateur.
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Étape 1.2.9.4.1
Multipliez 2 par 2.
4π-π2
Étape 1.2.9.4.2
Soustrayez π de 4π.
3π2
3π2
Étape 1.2.9.5
Indiquez les nouveaux angles.
x=3π2
x=3π2
Étape 1.2.10
La période de la fonction sin(x) est 2π si bien que les valeurs se répètent tous les 2π radians dans les deux sens.
x=3π2+2πn,3π2+2πn, pour tout entier n
Étape 1.2.11
Consolidez les réponses.
x=3π2+2πn, pour tout entier n
x=3π2+2πn, pour tout entier n
Étape 1.3
Déterminez les valeurs où la dérivée est indéfinie.
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Étape 1.3.1
Le domaine de l’expression est l’ensemble des nombres réels excepté là où l’expression est indéfinie. Dans ce cas, aucun nombre réel ne rend l’expression indéfinie.
Étape 1.4
Évaluez cos(x)-x sur chaque valeur x où la dérivée est 0 ou indéfinie.
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Étape 1.4.1
Évaluez sur x=3π2.
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Étape 1.4.1.1
Remplacez x par 3π2.
cos(3π2)-(3π2)
Étape 1.4.1.2
Simplifiez
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Étape 1.4.1.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 1.4.1.2.1.1
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant.
cos(π2)-(3π2)
Étape 1.4.1.2.1.2
La valeur exacte de cos(π2) est 0.
0-3π2
0-3π2
Étape 1.4.1.2.2
Soustrayez 3π2 de 0.
-3π2
-3π2
-3π2
Étape 1.4.2
Évaluez sur x=7π2.
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Étape 1.4.2.1
Remplacez x par 7π2.
cos(7π2)-(7π2)
Étape 1.4.2.2
Simplifiez
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Étape 1.4.2.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 1.4.2.2.1.1
Soustrayez des rotations complètes de 2π jusqu’à ce que l’angle soit supérieur ou égal à 0 et inférieur à 2π.
cos(3π2)-(7π2)
Étape 1.4.2.2.1.2
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant.
cos(π2)-(7π2)
Étape 1.4.2.2.1.3
La valeur exacte de cos(π2) est 0.
0-7π2
0-7π2
Étape 1.4.2.2.2
Soustrayez 7π2 de 0.
-7π2
-7π2
-7π2
Étape 1.4.3
Évaluez sur x=11π2.
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Étape 1.4.3.1
Remplacez x par 11π2.
cos(11π2)-(11π2)
Étape 1.4.3.2
Simplifiez
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Étape 1.4.3.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 1.4.3.2.1.1
Soustrayez des rotations complètes de 2π jusqu’à ce que l’angle soit supérieur ou égal à 0 et inférieur à 2π.
cos(3π2)-(11π2)
Étape 1.4.3.2.1.2
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant.
cos(π2)-(11π2)
Étape 1.4.3.2.1.3
La valeur exacte de cos(π2) est 0.
0-11π2
0-11π2
Étape 1.4.3.2.2
Soustrayez 11π2 de 0.
-11π2
-11π2
-11π2
Étape 1.4.4
Évaluez sur x=15π2.
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Étape 1.4.4.1
Remplacez x par 15π2.
cos(15π2)-(15π2)
Étape 1.4.4.2
Simplifiez
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Étape 1.4.4.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 1.4.4.2.1.1
Soustrayez des rotations complètes de 2π jusqu’à ce que l’angle soit supérieur ou égal à 0 et inférieur à 2π.
cos(3π2)-(15π2)
Étape 1.4.4.2.1.2
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant.
cos(π2)-(15π2)
Étape 1.4.4.2.1.3
La valeur exacte de cos(π2) est 0.
0-15π2
0-15π2
Étape 1.4.4.2.2
Soustrayez 15π2 de 0.
-15π2
-15π2
-15π2
Étape 1.4.5
Évaluez sur x=19π2.
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Étape 1.4.5.1
Remplacez x par 19π2.
cos(19π2)-(19π2)
Étape 1.4.5.2
Simplifiez
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Étape 1.4.5.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 1.4.5.2.1.1
Soustrayez des rotations complètes de 2π jusqu’à ce que l’angle soit supérieur ou égal à 0 et inférieur à 2π.
cos(3π2)-(19π2)
Étape 1.4.5.2.1.2
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant.
cos(π2)-(19π2)
Étape 1.4.5.2.1.3
La valeur exacte de cos(π2) est 0.
0-19π2
0-19π2
Étape 1.4.5.2.2
Soustrayez 19π2 de 0.
-19π2
-19π2
-19π2
Étape 1.4.6
Indiquez tous les points.
(3π2,-3π2),(7π2,-7π2),(11π2,-11π2),(15π2,-15π2),(19π2,-19π2)
(3π2,-3π2),(7π2,-7π2),(11π2,-11π2),(15π2,-15π2),(19π2,-19π2)
(3π2,-3π2),(7π2,-7π2),(11π2,-11π2),(15π2,-15π2),(19π2,-19π2)
Étape 2
Excluez les points qui ne sont pas sur l’intervalle.
(3π2,-3π2)
Étape 3
Évaluez sur les points finaux inclus.
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Étape 3.1
Évaluez sur x=π2.
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Étape 3.1.1
Remplacez x par π2.
cos(π2)-(π2)
Étape 3.1.2
Simplifiez
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Étape 3.1.2.1
La valeur exacte de cos(π2) est 0.
0-π2
Étape 3.1.2.2
Soustrayez π2 de 0.
-π2
-π2
-π2
Étape 3.2
Évaluez sur x=2π.
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Étape 3.2.1
Remplacez x par 2π.
cos(2π)-(2π)
Étape 3.2.2
Simplifiez chaque terme.
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Étape 3.2.2.1
Soustrayez des rotations complètes de 2π jusqu’à ce que l’angle soit supérieur ou égal à 0 et inférieur à 2π.
cos(0)-(2π)
Étape 3.2.2.2
La valeur exacte de cos(0) est 1.
1-(2π)
Étape 3.2.2.3
Multipliez 2 par -1.
1-2π
1-2π
1-2π
Étape 3.3
Indiquez tous les points.
(π2,-π2),(2π,1-2π)
(π2,-π2),(2π,1-2π)
Étape 4
Comparez les valeurs f(x) trouvées pour chaque valeur de x afin de déterminer le maximum et le minimum absolus sur l’intervalle donné. Le maximum intervient sur la valeur f(x) la plus haute et le minimum intervient sur la valeur f(x) la plus basse.
Maximum absolu : (π2,-π2)
Minimum absolu : (2π,1-2π)
Étape 5
 [x2  12  π  xdx ]