Kalkulus Contoh

$f (x) = \cos (π x)$

Langkah 1

Tentukan turunan pertama dari fungsi.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1

Diferensialkan menggunakan kaidah rantai, yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ adalah $f' (g (x)) g' (x)$ di mana $f (x) = \cos (x)$ dan $g (x) = π x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.1

Untuk menerapkan Kaidah Rantai, atur $u$ sebagai $π x$ .

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

Langkah 1.1.2

Turunan dari $\cos (u)$ terhadap $u$ adalah $- \sin (u)$ .

$- \sin (u) \frac{d}{d x} [π x]$

Langkah 1.1.3

Ganti semua kemunculan $u$ dengan $π x$ .

$- \sin (π x) \frac{d}{d x} [π x]$

Langkah 1.2

Diferensialkan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.1

Karena $π$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $π x$ terhadap $x$ adalah $π \frac{d}{d x} [x]$ .

$- \sin (π x) (π \frac{d}{d x} [x])$

Langkah 1.2.2

Diferensialkan menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ adalah $n x^{n - 1}$ di mana $n = 1$ .

$- \sin (π x) (π \cdot 1)$

Langkah 1.2.3

Sederhanakan pernyataannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.3.1

Kalikan $π$ dengan $1$ .

$- \sin (π x) π$

Langkah 1.2.3.2

Susun kembali faktor-faktor dari $- \sin (π x) π$ .

$- π \sin (π x)$

Langkah 2

Tentukan turunan kedua dari fungsi.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.1

Karena $- π$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $- π \sin (π x)$ terhadap $x$ adalah $- π \frac{d}{d x} [\sin (π x)]$ .

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

Langkah 2.2

Diferensialkan menggunakan kaidah rantai, yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ adalah $f' (g (x)) g' (x)$ di mana $f (x) = \sin (x)$ dan $g (x) = π x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.2.1

Untuk menerapkan Kaidah Rantai, atur $u$ sebagai $π x$ .

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

Langkah 2.2.2

Turunan dari $\sin (u)$ terhadap $u$ adalah $\cos (u)$ .

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

Langkah 2.2.3

Ganti semua kemunculan $u$ dengan $π x$ .

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

Langkah 2.3

Karena $π$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $π x$ terhadap $x$ adalah $π \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Langkah 2.4

Naikkan $π$ menjadi pangkat $1$ .

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

Langkah 2.5

Naikkan $π$ menjadi pangkat $1$ .

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

Langkah 2.6

Gunakan kaidah pangkat $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ untuk menggabungkan pangkat.

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

Langkah 2.7

Tambahkan $1$ dan $1$ .

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

Langkah 2.8

Diferensialkan menggunakan Kaidah Pangkat yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ adalah $n x^{n - 1}$ di mana $n = 1$ .

$f'' (x) = - π^{2} \cos (π x) \cdot 1$

Langkah 2.9

Kalikan $- 1$ dengan $1$ .

$f'' (x) = - π^{2} \cos (π x)$

Langkah 3

Untuk menentukan nilai maksimum dan minimum lokal dari fungsi, atur turunannya agar sama dengan $0$ , lalu selesaikan.

$- π \sin (π x) = 0$

Langkah 4

Bagi setiap suku pada $- π \sin (π x) = 0$ dengan $- π$ dan sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.1

Bagilah setiap suku di $- π \sin (π x) = 0$ dengan $- π$ .

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

Langkah 4.2

Sederhanakan sisi kirinya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.2.1

Membagi dua nilai negatif menghasilkan nilai positif.

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

Langkah 4.2.2

Batalkan faktor persekutuan dari $π$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.2.2.1

Batalkan faktor persekutuan.

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

Langkah 4.2.2.2

Bagilah $\sin (π x)$ dengan $1$ .

$\sin (π x) = \frac{0}{- π}$

Langkah 4.3

Sederhanakan sisi kanannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 4.3.1

Bagilah $0$ dengan $- π$ .

$\sin (π x) = 0$

Langkah 5

Ambil sinus balikan dari kedua sisi persamaan untuk mendapatkan $x$ dari dalam sinus.

$π x = \arcsin (0)$

Langkah 6

Sederhanakan sisi kanannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 6.1

Nilai eksak dari $\arcsin (0)$ adalah $0$ .

$π x = 0$

Langkah 7

Bagi setiap suku pada $π x = 0$ dengan $π$ dan sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 7.1

Bagilah setiap suku di $π x = 0$ dengan $π$ .

$\frac{π x}{π} = \frac{0}{π}$

Langkah 7.2

Sederhanakan sisi kirinya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 7.2.1

Batalkan faktor persekutuan dari $π$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 7.2.1.1

Batalkan faktor persekutuan.

$\frac{π x}{π} = \frac{0}{π}$

Langkah 7.2.1.2

Bagilah $x$ dengan $1$ .

$x = \frac{0}{π}$

Langkah 7.3

Sederhanakan sisi kanannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 7.3.1

Bagilah $0$ dengan $π$ .

$x = 0$

Langkah 8

Fungsi sinus positif di kuadran pertama dan kedua. Untuk menemukan penyelesaian kedua, kurangi sudut acuan dari $π$ untuk menemukan penyelesaian di kuadran kedua.

$π x = π - 0$

Langkah 9

Selesaikan $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.1

Sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.1.1

Kalikan $- 1$ dengan $0$ .

$π x = π + 0$

Langkah 9.1.2

Tambahkan $π$ dan $0$ .

$π x = π$

Langkah 9.2

Bagi setiap suku pada $π x = π$ dengan $π$ dan sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.2.1

Bagilah setiap suku di $π x = π$ dengan $π$ .

$\frac{π x}{π} = \frac{π}{π}$

Langkah 9.2.2

Sederhanakan sisi kirinya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.2.2.1

Batalkan faktor persekutuan dari $π$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.2.2.1.1

Batalkan faktor persekutuan.

$\frac{π x}{π} = \frac{π}{π}$

Langkah 9.2.2.1.2

Bagilah $x$ dengan $1$ .

$x = \frac{π}{π}$

Langkah 9.2.3

Sederhanakan sisi kanannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.2.3.1

Batalkan faktor persekutuan dari $π$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 9.2.3.1.1

Batalkan faktor persekutuan.

$x = \frac{π}{π}$

Langkah 9.2.3.1.2

Tulis kembali pernyataannya.

$x = 1$

Langkah 10

Penyelesaian untuk persamaan $π x = 0$ .

$x = 0, 1$

Langkah 11

Evaluasi turunan kedua pada $x = 0$ . Jika turunan keduanya positif, maka minimum lokal. Jika negatif, maka maksimum lokal.

$- π^{2} \cos (π (0))$

Langkah 12

Evaluasi turunan keduanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 12.1

Kalikan $π$ dengan $0$ .

$- π^{2} \cos (0)$

Langkah 12.2

Nilai eksak dari $\cos (0)$ adalah $1$ .

$- π^{2} \cdot 1$

Langkah 12.3

Kalikan $- 1$ dengan $1$ .

$- π^{2}$

Langkah 13

$x = 0$ adalah maksimum lokal karena nilai dari turunan keduanya negatif. Ini disebut sebagai uji turunan kedua.

$x = 0$ adalah maksimum lokal

Langkah 14

Tentukan nilai y ketika $x = 0$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 14.1

Ganti variabel $x$ dengan $0$ pada pernyataan tersebut.

$f (0) = \cos (π (0))$

Langkah 14.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 14.2.1

Kalikan $π$ dengan $0$ .

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

Langkah 14.2.2

Nilai eksak dari $\cos (0)$ adalah $1$ .

$f (0) = 1$

Langkah 14.2.3

Jawaban akhirnya adalah $1$ .

$y = 1$

Langkah 15

Evaluasi turunan kedua pada $x = 1$ . Jika turunan keduanya positif, maka minimum lokal. Jika negatif, maka maksimum lokal.

$- π^{2} \cos (π (1))$

Langkah 16

Evaluasi turunan keduanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 16.1

Kalikan $π$ dengan $1$ .

$- π^{2} \cos (π)$

Langkah 16.2

Terapkan sudut acuan dengan mencari sudut dengan nilai-nilai-trigonometri yang setara di kuadran pertama. Buat pernyataannya negatif karena kosinus negatif di kuadran kedua.

$- π^{2} (- \cos (0))$

Langkah 16.3

Nilai eksak dari $\cos (0)$ adalah $1$ .

$- π^{2} (- 1 \cdot 1)$

Langkah 16.4

Kalikan $- 1$ dengan $1$ .

$- π^{2} \cdot - 1$

Langkah 16.5

Kalikan $- π^{2} \cdot - 1$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 16.5.1

Kalikan $- 1$ dengan $- 1$ .

$1 π^{2}$

Langkah 16.5.2

Kalikan $π^{2}$ dengan $1$ .

$π^{2}$

Langkah 17

$x = 1$ adalah minimum lokal karena nilai dari turunan keduanya positif. Ini disebut sebagai uji turunan kedua.

$x = 1$ adalah minimum lokal

Langkah 18

Tentukan nilai y ketika $x = 1$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 18.1

Ganti variabel $x$ dengan $1$ pada pernyataan tersebut.

$f (1) = \cos (π (1))$

Langkah 18.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 18.2.1

Kalikan $π$ dengan $1$ .

$f (1) = \cos (π)$

Langkah 18.2.2

Terapkan sudut acuan dengan mencari sudut dengan nilai-nilai-trigonometri yang setara di kuadran pertama. Buat pernyataannya negatif karena kosinus negatif di kuadran kedua.

$f (1) = - \cos (0)$

Langkah 18.2.3

Nilai eksak dari $\cos (0)$ adalah $1$ .

$f (1) = - 1 \cdot 1$

Langkah 18.2.4

Kalikan $- 1$ dengan $1$ .

$f (1) = - 1$

Langkah 18.2.5

Jawaban akhirnya adalah $- 1$ .

$y = - 1$

Langkah 19

Ini adalah ekstrem lokal untuk $f (x) = \cos (π x)$ .

$(0, 1)$ adalah maksimum lokal

$(1, - 1)$ adalah minimum lokal

Langkah 20