Calcolo Esempi

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

Passaggio 1

Trova la derivata prima della funzione.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1

Differenzia usando la regola della catena secondo cui $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ è $f' (g (x)) g' (x)$ dove $f (x) = \cos (x)$ e $g (x) = 3 x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.1.1

Per applicare la regola della catena, imposta $u$ come $3 x$ .

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

Passaggio 1.1.2

La derivata di $\cos (u)$ rispetto a $u$ è $- \sin (u)$ .

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

Passaggio 1.1.3

Sostituisci tutte le occorrenze di $u$ con $3 x$ .

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

Passaggio 1.2

Differenzia.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 1.2.1

Poiché $3$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $3 x$ rispetto a $x$ è $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Passaggio 1.2.2

Moltiplica $3$ per $- 1$ .

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

Passaggio 1.2.3

Differenzia usando la regola della potenza secondo cui $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 1$ .

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

Passaggio 1.2.4

Moltiplica $- 3$ per $1$ .

$- 3 \sin (3 x)$

Passaggio 2

Trova la derivata seconda della funzione.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 2.1

Poiché $- 3$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $- 3 \sin (3 x)$ rispetto a $x$ è $- 3 \frac{d}{d x} [\sin (3 x)]$ .

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

Passaggio 2.2

Differenzia usando la regola della catena secondo cui $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ è $f' (g (x)) g' (x)$ dove $f (x) = \sin (x)$ e $g (x) = 3 x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 2.2.1

Per applicare la regola della catena, imposta $u$ come $3 x$ .

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

Passaggio 2.2.2

La derivata di $\sin (u)$ rispetto a $u$ è $\cos (u)$ .

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

Passaggio 2.2.3

Sostituisci tutte le occorrenze di $u$ con $3 x$ .

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

Passaggio 2.3

Differenzia.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 2.3.1

Poiché $3$ è costante rispetto a $x$ , la derivata di $3 x$ rispetto a $x$ è $3 \frac{d}{d x} [x]$ .

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

Passaggio 2.3.2

Moltiplica $3$ per $- 3$ .

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

Passaggio 2.3.3

Differenzia usando la regola della potenza secondo cui $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ è $n x^{n - 1}$ dove $n = 1$ .

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

Passaggio 2.3.4

Moltiplica $- 9$ per $1$ .

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

Passaggio 3

Per trovare i valori locali di minimo e di massimo della funzione, imposta la derivata in modo che sia uguale a $0$ e risolvi.

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

Passaggio 4

Dividi per $- 3$ ciascun termine in $- 3 \sin (3 x) = 0$ e semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 4.1

Dividi per $- 3$ ciascun termine in $- 3 \sin (3 x) = 0$ .

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

Passaggio 4.2

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 4.2.1

Elimina il fattore comune di $- 3$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 4.2.1.1

Elimina il fattore comune.

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

Passaggio 4.2.1.2

Dividi $\sin (3 x)$ per $1$ .

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

Passaggio 4.3

Semplifica il lato destro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 4.3.1

Dividi $0$ per $- 3$ .

$\sin (3 x) = 0$

Passaggio 5

Trova il valore dell'incognita $x$ corrispondente all'inverso del seno presente nell'equazione assegnata.

$3 x = \arcsin (0)$

Passaggio 6

Semplifica il lato destro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 6.1

Il valore esatto di $\arcsin (0)$ è $0$ .

$3 x = 0$

Passaggio 7

Dividi per $3$ ciascun termine in $3 x = 0$ e semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 7.1

Dividi per $3$ ciascun termine in $3 x = 0$ .

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

Passaggio 7.2

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 7.2.1

Elimina il fattore comune di $3$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 7.2.1.1

Elimina il fattore comune.

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

Passaggio 7.2.1.2

Dividi $x$ per $1$ .

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

Passaggio 7.3

Semplifica il lato destro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 7.3.1

Dividi $0$ per $3$ .

$x = 0$

Passaggio 8

La funzione del seno è positiva nel primo e nel secondo quadrante. Per trovare la seconda soluzione, sottrai l'angolo di riferimento da $π$ per trovare la soluzione nel secondo quadrante.

$3 x = π - 0$

Passaggio 9

Risolvi per $x$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 9.1

Semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 9.1.1

Moltiplica $- 1$ per $0$ .

$3 x = π + 0$

Passaggio 9.1.2

Somma $π$ e $0$ .

$3 x = π$

Passaggio 9.2

Dividi per $3$ ciascun termine in $3 x = π$ e semplifica.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 9.2.1

Dividi per $3$ ciascun termine in $3 x = π$ .

$\frac{3 x}{3} = \frac{π}{3}$

Passaggio 9.2.2

Semplifica il lato sinistro.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 9.2.2.1

Elimina il fattore comune di $3$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 9.2.2.1.1

Elimina il fattore comune.

$\frac{3 x}{3} = \frac{π}{3}$

Passaggio 9.2.2.1.2

Dividi $x$ per $1$ .

$x = \frac{π}{3}$

Passaggio 10

La soluzione dell'equazione $3 x = 0$ .

$x = 0, \frac{π}{3}$

Passaggio 11

Calcola la derivata seconda per $x = 0$ . Se la derivata seconda è positiva, allora si tratta di un minimo locale. Se è negativa, allora è un massimo locale.

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

Passaggio 12

Calcola la derivata seconda.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 12.1

Moltiplica $3$ per $0$ .

$- 9 \cos (0)$

Passaggio 12.2

Il valore esatto di $\cos (0)$ è $1$ .

$- 9 \cdot 1$

Passaggio 12.3

Moltiplica $- 9$ per $1$ .

$- 9$

Passaggio 13

$x = 0$ è un massimo locale perché il valore della derivata seconda è negativo. Ciò si definisce test della derivata seconda.

$x = 0$ è un massimo locale

Passaggio 14

Trova il valore di y quando $x = 0$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 14.1

Sostituisci la variabile $x$ con $0$ nell'espressione.

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

Passaggio 14.2

Semplifica il risultato.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 14.2.1

Moltiplica $3$ per $0$ .

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

Passaggio 14.2.2

Il valore esatto di $\cos (0)$ è $1$ .

$f (0) = 1$

Passaggio 14.2.3

La risposta finale è $1$ .

$y = 1$

Passaggio 15

Calcola la derivata seconda per $x = \frac{π}{3}$ . Se la derivata seconda è positiva, allora si tratta di un minimo locale. Se è negativa, allora è un massimo locale.

$- 9 \cos (3 (\frac{π}{3}))$

Passaggio 16

Calcola la derivata seconda.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 16.1

Elimina il fattore comune di $3$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 16.1.1

Elimina il fattore comune.

$- 9 \cos (3 \frac{π}{3})$

Passaggio 16.1.2

Riscrivi l'espressione.

$- 9 \cos (π)$

Passaggio 16.2

Applica l'angolo di riferimento trovando l'angolo con valori trigonometrici equivalenti nel primo quadrante. Rendi negativa l'espressione, perché il coseno è negativo nel secondo quadrante.

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

Passaggio 16.3

Il valore esatto di $\cos (0)$ è $1$ .

$- 9 (- 1 \cdot 1)$

Passaggio 16.4

Moltiplica $- 9 (- 1 \cdot 1)$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 16.4.1

Moltiplica $- 1$ per $1$ .

$- 9 \cdot - 1$

Passaggio 16.4.2

Moltiplica $- 9$ per $- 1$ .

$9$

Passaggio 17

$x = \frac{π}{3}$ è un minimo locale perché il valore della derivata seconda è positivo. Ciò si definisce test della derivata seconda.

$x = \frac{π}{3}$ è un minimo locale

Passaggio 18

Trova il valore di y quando $x = \frac{π}{3}$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 18.1

Sostituisci la variabile $x$ con $\frac{π}{3}$ nell'espressione.

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

Passaggio 18.2

Semplifica il risultato.

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 18.2.1

Elimina il fattore comune di $3$ .

Tocca per altri passaggi...

Passaggio 18.2.1.1

Elimina il fattore comune.

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

Passaggio 18.2.1.2

Riscrivi l'espressione.

$f (\frac{π}{3}) = \cos (π)$

Passaggio 18.2.2

Applica l'angolo di riferimento trovando l'angolo con valori trigonometrici equivalenti nel primo quadrante. Rendi negativa l'espressione, perché il coseno è negativo nel secondo quadrante.

$f (\frac{π}{3}) = - \cos (0)$

Passaggio 18.2.3

Il valore esatto di $\cos (0)$ è $1$ .

$f (\frac{π}{3}) = - 1 \cdot 1$

Passaggio 18.2.4

Moltiplica $- 1$ per $1$ .

$f (\frac{π}{3}) = - 1$

Passaggio 18.2.5

La risposta finale è $- 1$ .

$y = - 1$

Passaggio 19

Questi sono gli estremi locali per $f (x) = \cos (3 x)$ .

$(0, 1)$ è un massimo locale

$(\frac{π}{3}, - 1)$ è un minimo locale

Passaggio 20