Kalkulus Contoh

$f (x) = x + \sin (2 x) + 4$

Langkah 1

Tentukan turunan pertama dari fungsi.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1

Diferensialkan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.1.1

Menurut Kaidah Penjumlahan, turunan dari $x + \sin (2 x) + 4$ terhadap $x$ adalah $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [\sin (2 x)] + \frac{d}{d x} [4]$ .

$\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [\sin (2 x)] + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.1.2

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

$1 + \frac{d}{d x} [\sin (2 x)] + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.2

Evaluasi $\frac{d}{d x} [\sin (2 x)]$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.1

Diferensialkan menggunakan kaidah rantai, yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ adalah $f' (g (x)) g' (x)$ di mana $f (x) = \sin (x)$ dan $g (x) = 2 x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.2.1.1

Untuk menerapkan Kaidah Rantai, atur $u$ sebagai $2 x$ .

$1 + \frac{d}{d u} [\sin (u)] \frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.2.1.2

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

$1 + \cos (u) \frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.2.1.3

Ganti semua kemunculan $u$ dengan $2 x$ .

$1 + \cos (2 x) \frac{d}{d x} [2 x] + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.2.2

Karena $2$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $2 x$ terhadap $x$ adalah $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$1 + \cos (2 x) (2 \frac{d}{d x} [x]) + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.2.3

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

$1 + \cos (2 x) (2 \cdot 1) + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.2.4

Kalikan $2$ dengan $1$ .

$1 + \cos (2 x) \cdot 2 + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.2.5

Pindahkan $2$ ke sebelah kiri $\cos (2 x)$ .

$1 + 2 \cos (2 x) + \frac{d}{d x} [4]$

Langkah 1.3

Diferensialkan menggunakan Aturan Konstanta.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 1.3.1

Karena $4$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $4$ terhadap $x$ adalah $0$ .

$1 + 2 \cos (2 x) + 0$

Langkah 1.3.2

Tambahkan $1 + 2 \cos (2 x)$ dan $0$ .

$1 + 2 \cos (2 x)$

Langkah 2

Tentukan turunan kedua dari fungsi.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.1

Diferensialkan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.1.1

Menurut Kaidah Penjumlahan, turunan dari $1 + 2 \cos (2 x)$ terhadap $x$ adalah $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [2 \cos (2 x)]$ .

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (1) + \frac{d}{d x} (2 \cos (2 x))$

Langkah 2.1.2

Karena $1$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $1$ terhadap $x$ adalah $0$ .

$f'' (x) = 0 + \frac{d}{d x} (2 \cos (2 x))$

Langkah 2.2

Evaluasi $\frac{d}{d x} [2 \cos (2 x)]$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.2.1

Karena $2$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $2 \cos (2 x)$ terhadap $x$ adalah $2 \frac{d}{d x} [\cos (2 x)]$ .

$f'' (x) = 0 + 2 \frac{d}{d x} (\cos (2 x))$

Langkah 2.2.2

Diferensialkan menggunakan kaidah rantai, yang menyatakan bahwa $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ adalah $f' (g (x)) g' (x)$ di mana $f (x) = \cos (x)$ dan $g (x) = 2 x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 2.2.2.1

Untuk menerapkan Kaidah Rantai, atur $u$ sebagai $2 x$ .

$f'' (x) = 0 + 2 (\frac{d}{d u} (\cos (u)) \frac{d}{d x} (2 x))$

Langkah 2.2.2.2

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

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

Langkah 2.2.2.3

Ganti semua kemunculan $u$ dengan $2 x$ .

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

Langkah 2.2.3

Karena $2$ konstan terhadap $x$ , turunan dari $2 x$ terhadap $x$ adalah $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Langkah 2.2.4

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

$f'' (x) = 0 + 2 (- \sin (2 x) (2 \cdot 1))$

Langkah 2.2.5

Kalikan $2$ dengan $1$ .

$f'' (x) = 0 + 2 (- \sin (2 x) \cdot 2)$

Langkah 2.2.6

Kalikan $2$ dengan $- 1$ .

$f'' (x) = 0 + 2 (- 2 \sin (2 x))$

Langkah 2.2.7

Kalikan $- 2$ dengan $2$ .

$f'' (x) = 0 - 4 \sin (2 x)$

Langkah 2.3

Kurangi $4 \sin (2 x)$ dengan $0$ .

$f'' (x) = - 4 \sin (2 x)$

Langkah 3

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

$1 + 2 \cos (2 x) = 0$

Langkah 4

Kurangkan $1$ dari kedua sisi persamaan tersebut.

$2 \cos (2 x) = - 1$

Langkah 5

Bagi setiap suku pada $2 \cos (2 x) = - 1$ dengan $2$ dan sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.1

Bagilah setiap suku di $2 \cos (2 x) = - 1$ dengan $2$ .

$\frac{2 \cos (2 x)}{2} = \frac{- 1}{2}$

Langkah 5.2

Sederhanakan sisi kirinya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.2.1

Batalkan faktor persekutuan dari $2$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.2.1.1

Batalkan faktor persekutuan.

$\frac{2 \cos (2 x)}{2} = \frac{- 1}{2}$

Langkah 5.2.1.2

Bagilah $\cos (2 x)$ dengan $1$ .

$\cos (2 x) = \frac{- 1}{2}$

Langkah 5.3

Sederhanakan sisi kanannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 5.3.1

Pindahkan tanda negatif di depan pecahan.

$\cos (2 x) = - \frac{1}{2}$

Langkah 6

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

$2 x = \arccos (- \frac{1}{2})$

Langkah 7

Sederhanakan sisi kanannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 7.1

Nilai eksak dari $\arccos (- \frac{1}{2})$ adalah $\frac{2 π}{3}$ .

$2 x = \frac{2 π}{3}$

Langkah 8

Bagi setiap suku pada $2 x = \frac{2 π}{3}$ dengan $2$ dan sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 8.1

Bagilah setiap suku di $2 x = \frac{2 π}{3}$ dengan $2$ .

$\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{2 π}{3}}{2}$

Langkah 8.2

Sederhanakan sisi kirinya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 8.2.1

Batalkan faktor persekutuan dari $2$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 8.2.1.1

Batalkan faktor persekutuan.

$\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{2 π}{3}}{2}$

Langkah 8.2.1.2

Bagilah $x$ dengan $1$ .

$x = \frac{\frac{2 π}{3}}{2}$

Langkah 8.3

Sederhanakan sisi kanannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 8.3.1

Kalikan pembilang dengan balikan dari penyebut.

$x = \frac{2 π}{3} \cdot \frac{1}{2}$

Langkah 8.3.2

Batalkan faktor persekutuan dari $2$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 8.3.2.1

Faktorkan $2$ dari $2 π$ .

$x = \frac{2 (π)}{3} \cdot \frac{1}{2}$

Langkah 8.3.2.2

Batalkan faktor persekutuan.

$x = \frac{2 π}{3} \cdot \frac{1}{2}$

Langkah 8.3.2.3

Tulis kembali pernyataannya.

$x = \frac{π}{3}$

Langkah 9

Fungsi kosinus negatif di kuadran kedua dan ketiga. Untuk menghitung penyelesaian kedua, kurangi sudut acuan dari $2 π$ untuk menghitung penyelesaian di kuadran ketiga.

$2 x = 2 π - \frac{2 π}{3}$

Langkah 10

Selesaikan $x$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.1

Sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.1.1

Untuk menuliskan $2 π$ sebagai pecahan dengan penyebut umum, kalikan dengan $\frac{3}{3}$ .

$2 x = 2 π \cdot \frac{3}{3} - \frac{2 π}{3}$

Langkah 10.1.2

Gabungkan $2 π$ dan $\frac{3}{3}$ .

$2 x = \frac{2 π \cdot 3}{3} - \frac{2 π}{3}$

Langkah 10.1.3

Gabungkan pembilang dari penyebut persekutuan.

$2 x = \frac{2 π \cdot 3 - 2 π}{3}$

Langkah 10.1.4

Kalikan $3$ dengan $2$ .

$2 x = \frac{6 π - 2 π}{3}$

Langkah 10.1.5

Kurangi $2 π$ dengan $6 π$ .

$2 x = \frac{4 π}{3}$

Langkah 10.2

Bagi setiap suku pada $2 x = \frac{4 π}{3}$ dengan $2$ dan sederhanakan.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.1

Bagilah setiap suku di $2 x = \frac{4 π}{3}$ dengan $2$ .

$\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{4 π}{3}}{2}$

Langkah 10.2.2

Sederhanakan sisi kirinya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.2.1

Batalkan faktor persekutuan dari $2$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.2.1.1

Batalkan faktor persekutuan.

$\frac{2 x}{2} = \frac{\frac{4 π}{3}}{2}$

Langkah 10.2.2.1.2

Bagilah $x$ dengan $1$ .

$x = \frac{\frac{4 π}{3}}{2}$

Langkah 10.2.3

Sederhanakan sisi kanannya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.3.1

Kalikan pembilang dengan balikan dari penyebut.

$x = \frac{4 π}{3} \cdot \frac{1}{2}$

Langkah 10.2.3.2

Batalkan faktor persekutuan dari $2$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 10.2.3.2.1

Faktorkan $2$ dari $4 π$ .

$x = \frac{2 (2 π)}{3} \cdot \frac{1}{2}$

Langkah 10.2.3.2.2

Batalkan faktor persekutuan.

$x = \frac{2 (2 π)}{3} \cdot \frac{1}{2}$

Langkah 10.2.3.2.3

Tulis kembali pernyataannya.

$x = \frac{2 π}{3}$

Langkah 11

Penyelesaian untuk persamaan $2 x = \frac{2 π}{3}$ .

$x = \frac{π}{3}, \frac{2 π}{3}$

Langkah 12

Evaluasi turunan kedua pada $x = \frac{π}{3}$ . Jika turunan keduanya positif, maka minimum lokal. Jika negatif, maka maksimum lokal.

$- 4 \sin (2 (\frac{π}{3}))$

Langkah 13

Evaluasi turunan keduanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 13.1

Gabungkan $2$ dan $\frac{π}{3}$ .

$- 4 \sin (\frac{2 π}{3})$

Langkah 13.2

Terapkan sudut acuan dengan mencari sudut dengan nilai-nilai-trigonometri yang setara di kuadran pertama.

$- 4 \sin (\frac{π}{3})$

Langkah 13.3

Nilai eksak dari $\sin (\frac{π}{3})$ adalah $\frac{\sqrt{3}}{2}$ .

$- 4 \frac{\sqrt{3}}{2}$

Langkah 13.4

Batalkan faktor persekutuan dari $2$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 13.4.1

Faktorkan $2$ dari $- 4$ .

$2 (- 2) \frac{\sqrt{3}}{2}$

Langkah 13.4.2

Batalkan faktor persekutuan.

$2 \cdot - 2 \frac{\sqrt{3}}{2}$

Langkah 13.4.3

Tulis kembali pernyataannya.

$- 2 \sqrt{3}$

Langkah 14

$x = \frac{π}{3}$ adalah maksimum lokal karena nilai dari turunan keduanya negatif. Ini disebut sebagai uji turunan kedua.

$x = \frac{π}{3}$ adalah maksimum lokal

Langkah 15

Tentukan nilai y ketika $x = \frac{π}{3}$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 15.1

Ganti variabel $x$ dengan $\frac{π}{3}$ pada pernyataan tersebut.

$f (\frac{π}{3}) = (\frac{π}{3}) + \sin (2 (\frac{π}{3})) + 4$

Langkah 15.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 15.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 15.2.1.1

Gabungkan $2$ dan $\frac{π}{3}$ .

$f (\frac{π}{3}) = \frac{π}{3} + \sin (\frac{2 π}{3}) + 4$

Langkah 15.2.1.2

Terapkan sudut acuan dengan mencari sudut dengan nilai-nilai-trigonometri yang setara di kuadran pertama.

$f (\frac{π}{3}) = \frac{π}{3} + \sin (\frac{π}{3}) + 4$

Langkah 15.2.1.3

Nilai eksak dari $\sin (\frac{π}{3})$ adalah $\frac{\sqrt{3}}{2}$ .

$f (\frac{π}{3}) = \frac{π}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2} + 4$

Langkah 15.2.2

Jawaban akhirnya adalah $\frac{π}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2} + 4$ .

$y = \frac{π}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2} + 4$

Langkah 16

Evaluasi turunan kedua pada $x = \frac{2 π}{3}$ . Jika turunan keduanya positif, maka minimum lokal. Jika negatif, maka maksimum lokal.

$- 4 \sin (2 (\frac{2 π}{3}))$

Langkah 17

Evaluasi turunan keduanya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 17.1

Kalikan $2 (\frac{2 π}{3})$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 17.1.1

Gabungkan $2$ dan $\frac{2 π}{3}$ .

$- 4 \sin (\frac{2 (2 π)}{3})$

Langkah 17.1.2

Kalikan $2$ dengan $2$ .

$- 4 \sin (\frac{4 π}{3})$

Langkah 17.2

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

$- 4 (- \sin (\frac{π}{3}))$

Langkah 17.3

Nilai eksak dari $\sin (\frac{π}{3})$ adalah $\frac{\sqrt{3}}{2}$ .

$- 4 (- \frac{\sqrt{3}}{2})$

Langkah 17.4

Batalkan faktor persekutuan dari $2$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 17.4.1

Pindahkan negatif pertama pada $- \frac{\sqrt{3}}{2}$ ke dalam pembilangnya.

$- 4 \frac{- \sqrt{3}}{2}$

Langkah 17.4.2

Faktorkan $2$ dari $- 4$ .

$2 (- 2) \frac{- \sqrt{3}}{2}$

Langkah 17.4.3

Batalkan faktor persekutuan.

$2 \cdot - 2 \frac{- \sqrt{3}}{2}$

Langkah 17.4.4

Tulis kembali pernyataannya.

$- 2 (- \sqrt{3})$

Langkah 17.5

Kalikan $- 1$ dengan $- 2$ .

$2 \sqrt{3}$

Langkah 18

$x = \frac{2 π}{3}$ adalah minimum lokal karena nilai dari turunan keduanya positif. Ini disebut sebagai uji turunan kedua.

$x = \frac{2 π}{3}$ adalah minimum lokal

Langkah 19

Tentukan nilai y ketika $x = \frac{2 π}{3}$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 19.1

Ganti variabel $x$ dengan $\frac{2 π}{3}$ pada pernyataan tersebut.

$f (\frac{2 π}{3}) = (\frac{2 π}{3}) + \sin (2 (\frac{2 π}{3})) + 4$

Langkah 19.2

Sederhanakan hasilnya.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 19.2.1

Sederhanakan setiap suku.

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 19.2.1.1

Kalikan $2 (\frac{2 π}{3})$ .

Ketuk untuk lebih banyak langkah...

Langkah 19.2.1.1.1

Gabungkan $2$ dan $\frac{2 π}{3}$ .

$f (\frac{2 π}{3}) = \frac{2 π}{3} + \sin (\frac{2 (2 π)}{3}) + 4$

Langkah 19.2.1.1.2

Kalikan $2$ dengan $2$ .

$f (\frac{2 π}{3}) = \frac{2 π}{3} + \sin (\frac{4 π}{3}) + 4$

Langkah 19.2.1.2

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

$f (\frac{2 π}{3}) = \frac{2 π}{3} - \sin (\frac{π}{3}) + 4$

Langkah 19.2.1.3

Nilai eksak dari $\sin (\frac{π}{3})$ adalah $\frac{\sqrt{3}}{2}$ .

$f (\frac{2 π}{3}) = \frac{2 π}{3} - \frac{\sqrt{3}}{2} + 4$

Langkah 19.2.2

Jawaban akhirnya adalah $\frac{2 π}{3} - \frac{\sqrt{3}}{2} + 4$ .

$y = \frac{2 π}{3} - \frac{\sqrt{3}}{2} + 4$

Langkah 20

Ini adalah ekstrem lokal untuk $f (x) = x + \sin (2 x) + 4$ .

$(\frac{π}{3}, \frac{π}{3} + \frac{\sqrt{3}}{2} + 4)$ adalah maksimum lokal

$(\frac{2 π}{3}, \frac{2 π}{3} - \frac{\sqrt{3}}{2} + 4)$ adalah minimum lokal

Langkah 21