微分積分 例

極大と極小を求める
f(x)=x4-6x2
ステップ 1
関数の一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.1
微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.1.1
総和則では、x4-6x2xに関する積分はddx[x4]+ddx[-6x2]です。
ddx[x4]+ddx[-6x2]
ステップ 1.1.2
n=4のとき、ddx[xn]nxn-1であるというべき乗則を使って微分します。
4x3+ddx[-6x2]
4x3+ddx[-6x2]
ステップ 1.2
ddx[-6x2]の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.2.1
-6xに対して定数なので、xに対する-6x2の微分係数は-6ddx[x2]です。
4x3-6ddx[x2]
ステップ 1.2.2
n=2のとき、ddx[xn]nxn-1であるというべき乗則を使って微分します。
4x3-6(2x)
ステップ 1.2.3
2-6をかけます。
4x3-12x
4x3-12x
4x3-12x
ステップ 2
関数の二次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.1
総和則では、4x3-12xxに関する積分はddx[4x3]+ddx[-12x]です。
f′′(x)=ddx(4x3)+ddx(-12x)
ステップ 2.2
ddx[4x3]の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.1
4xに対して定数なので、xに対する4x3の微分係数は4ddx[x3]です。
f′′(x)=4ddx(x3)+ddx(-12x)
ステップ 2.2.2
n=3のとき、ddx[xn]nxn-1であるというべき乗則を使って微分します。
f′′(x)=4(3x2)+ddx(-12x)
ステップ 2.2.3
34をかけます。
f′′(x)=12x2+ddx(-12x)
f′′(x)=12x2+ddx(-12x)
ステップ 2.3
ddx[-12x]の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.3.1
-12xに対して定数なので、xに対する-12xの微分係数は-12ddx[x]です。
f′′(x)=12x2-12ddxx
ステップ 2.3.2
n=1のとき、ddx[xn]nxn-1であるというべき乗則を使って微分します。
f′′(x)=12x2-121
ステップ 2.3.3
-121をかけます。
f′′(x)=12x2-12
f′′(x)=12x2-12
f′′(x)=12x2-12
ステップ 3
微分係数を0と等しくし、式を解いて関数の極大値と最小値を求めます。
4x3-12x=0
ステップ 4
一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1
一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.1
微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.1.1
総和則では、x4-6x2xに関する積分はddx[x4]+ddx[-6x2]です。
ddx[x4]+ddx[-6x2]
ステップ 4.1.1.2
n=4のとき、ddx[xn]nxn-1であるというべき乗則を使って微分します。
4x3+ddx[-6x2]
4x3+ddx[-6x2]
ステップ 4.1.2
ddx[-6x2]の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.2.1
-6xに対して定数なので、xに対する-6x2の微分係数は-6ddx[x2]です。
4x3-6ddx[x2]
ステップ 4.1.2.2
n=2のとき、ddx[xn]nxn-1であるというべき乗則を使って微分します。
4x3-6(2x)
ステップ 4.1.2.3
2-6をかけます。
f(x)=4x3-12x
f(x)=4x3-12x
f(x)=4x3-12x
ステップ 4.2
xに関するf(x)の一次導関数は4x3-12xです。
4x3-12x
4x3-12x
ステップ 5
一次導関数を0と等しくし、次に方程式4x3-12x=0を解きます。
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ステップ 5.1
一次導関数を0に等しくします。
4x3-12x=0
ステップ 5.2
4x4x3-12xで因数分解します。
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ステップ 5.2.1
4x4x3で因数分解します。
4x(x2)-12x=0
ステップ 5.2.2
4x-12xで因数分解します。
4x(x2)+4x(-3)=0
ステップ 5.2.3
4x4x(x2)+4x(-3)で因数分解します。
4x(x2-3)=0
4x(x2-3)=0
ステップ 5.3
方程式の左辺の個々の因数が0と等しいならば、式全体は0と等しくなります。
x=0
x2-3=0
ステップ 5.4
x0に等しいとします。
x=0
ステップ 5.5
x2-30に等しくし、xを解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.1
x2-30に等しいとします。
x2-3=0
ステップ 5.5.2
xについてx2-3=0を解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.1
方程式の両辺に3を足します。
x2=3
ステップ 5.5.2.2
方程式の両辺の指定した根をとり、左辺の指数を消去します。
x=±3
ステップ 5.5.2.3
完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.3.1
まず、±の正の数を利用し、1番目の解を求めます。
x=3
ステップ 5.5.2.3.2
次に、±の負の値を利用し。2番目の解を求めます。
x=-3
ステップ 5.5.2.3.3
完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。
x=3,-3
x=3,-3
x=3,-3
x=3,-3
ステップ 5.6
最終解は4x(x2-3)=0を真にするすべての値です。
x=0,3,-3
x=0,3,-3
ステップ 6
微分係数が未定義になる値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 6.1
式の定義域は、式が未定義の場合を除き、すべての実数です。この場合、式が未定義になるような実数はありません。
ステップ 7
値を求める臨界点です。
x=0,3,-3
ステップ 8
x=0で二次導関数の値を求めます。二次導関数が正のとき、この値が極小値です。二次導関数が負の時、この値が極大値です。
12(0)2-12
ステップ 9
二次導関数の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.1.1
0を正数乗し、0を得ます。
120-12
ステップ 9.1.2
120をかけます。
0-12
0-12
ステップ 9.2
0から12を引きます。
-12
-12
ステップ 10
x=0は二次導関数の値が負であるため、極大値です。これは二次導関数テストと呼ばれます。
x=0は極大値です
ステップ 11
x=0のときy値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 11.1
式の変数x0で置換えます。
f(0)=(0)4-6(0)2
ステップ 11.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 11.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 11.2.1.1
0を正数乗し、0を得ます。
f(0)=0-6(0)2
ステップ 11.2.1.2
0を正数乗し、0を得ます。
f(0)=0-60
ステップ 11.2.1.3
-60をかけます。
f(0)=0+0
f(0)=0+0
ステップ 11.2.2
00をたし算します。
f(0)=0
ステップ 11.2.3
最終的な答えは0です。
y=0
y=0
y=0
ステップ 12
x=3で二次導関数の値を求めます。二次導関数が正のとき、この値が極小値です。二次導関数が負の時、この値が極大値です。
12(3)2-12
ステップ 13
二次導関数の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 13.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 13.1.1
323に書き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 13.1.1.1
nax=axnを利用し、3312に書き換えます。
12(312)2-12
ステップ 13.1.1.2
べき乗則を当てはめて、指数(am)n=amnをかけ算します。
123122-12
ステップ 13.1.1.3
122をまとめます。
12322-12
ステップ 13.1.1.4
2の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 13.1.1.4.1
共通因数を約分します。
12322-12
ステップ 13.1.1.4.2
式を書き換えます。
1231-12
1231-12
ステップ 13.1.1.5
指数を求めます。
123-12
123-12
ステップ 13.1.2
123をかけます。
36-12
36-12
ステップ 13.2
36から12を引きます。
24
24
ステップ 14
x=3は二次導関数の値が正であるため、極小値です。これは二次導関数テストと呼ばれます。
x=3は極小値です
ステップ 15
x=3のときy値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 15.1
式の変数x3で置換えます。
f(3)=(3)4-6(3)2
ステップ 15.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 15.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 15.2.1.1
3432に書き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 15.2.1.1.1
nax=axnを利用し、3312に書き換えます。
f(3)=(312)4-6(3)2
ステップ 15.2.1.1.2
べき乗則を当てはめて、指数(am)n=amnをかけ算します。
f(3)=3124-6(3)2
ステップ 15.2.1.1.3
124をまとめます。
f(3)=342-6(3)2
ステップ 15.2.1.1.4
42の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 15.2.1.1.4.1
24で因数分解します。
f(3)=3222-6(3)2
ステップ 15.2.1.1.4.2
共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 15.2.1.1.4.2.1
22で因数分解します。
f(3)=3222(1)-6(3)2
ステップ 15.2.1.1.4.2.2
共通因数を約分します。
f(3)=32221-6(3)2
ステップ 15.2.1.1.4.2.3
式を書き換えます。
f(3)=321-6(3)2
ステップ 15.2.1.1.4.2.4
21で割ります。
f(3)=32-6(3)2
f(3)=32-6(3)2
f(3)=32-6(3)2
f(3)=32-6(3)2
ステップ 15.2.1.2
32乗します。
f(3)=9-6(3)2
ステップ 15.2.1.3
323に書き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 15.2.1.3.1
nax=axnを利用し、3312に書き換えます。
f(3)=9-6(312)2
ステップ 15.2.1.3.2
べき乗則を当てはめて、指数(am)n=amnをかけ算します。
f(3)=9-63122
ステップ 15.2.1.3.3
122をまとめます。
f(3)=9-6322
ステップ 15.2.1.3.4
2の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 15.2.1.3.4.1
共通因数を約分します。
f(3)=9-6322
ステップ 15.2.1.3.4.2
式を書き換えます。
f(3)=9-63
f(3)=9-63
ステップ 15.2.1.3.5
指数を求めます。
f(3)=9-63
f(3)=9-63
ステップ 15.2.1.4
-63をかけます。
f(3)=9-18
f(3)=9-18
ステップ 15.2.2
9から18を引きます。
f(3)=-9
ステップ 15.2.3
最終的な答えは-9です。
y=-9
y=-9
y=-9
ステップ 16
x=-3で二次導関数の値を求めます。二次導関数が正のとき、この値が極小値です。二次導関数が負の時、この値が極大値です。
12(-3)2-12
ステップ 17
二次導関数の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.1.1
積の法則を-3に当てはめます。
12((-1)232)-12
ステップ 17.1.2
-12乗します。
12(132)-12
ステップ 17.1.3
321をかけます。
1232-12
ステップ 17.1.4
323に書き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.1.4.1
nax=axnを利用し、3312に書き換えます。
12(312)2-12
ステップ 17.1.4.2
べき乗則を当てはめて、指数(am)n=amnをかけ算します。
123122-12
ステップ 17.1.4.3
122をまとめます。
12322-12
ステップ 17.1.4.4
2の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.1.4.4.1
共通因数を約分します。
12322-12
ステップ 17.1.4.4.2
式を書き換えます。
1231-12
1231-12
ステップ 17.1.4.5
指数を求めます。
123-12
123-12
ステップ 17.1.5
123をかけます。
36-12
36-12
ステップ 17.2
36から12を引きます。
24
24
ステップ 18
x=-3は二次導関数の値が正であるため、極小値です。これは二次導関数テストと呼ばれます。
x=-3は極小値です
ステップ 19
x=-3のときy値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 19.1
式の変数x-3で置換えます。
f(-3)=(-3)4-6(-3)2
ステップ 19.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 19.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 19.2.1.1
積の法則を-3に当てはめます。
f(-3)=(-1)434-6(-3)2
ステップ 19.2.1.2
-14乗します。
f(-3)=134-6(-3)2
ステップ 19.2.1.3
341をかけます。
f(-3)=34-6(-3)2
ステップ 19.2.1.4
3432に書き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 19.2.1.4.1
nax=axnを利用し、3312に書き換えます。
f(-3)=(312)4-6(-3)2
ステップ 19.2.1.4.2
べき乗則を当てはめて、指数(am)n=amnをかけ算します。
f(-3)=3124-6(-3)2
ステップ 19.2.1.4.3
124をまとめます。
f(-3)=342-6(-3)2
ステップ 19.2.1.4.4
42の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 19.2.1.4.4.1
24で因数分解します。
f(-3)=3222-6(-3)2
ステップ 19.2.1.4.4.2
共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 19.2.1.4.4.2.1
22で因数分解します。
f(-3)=3222(1)-6(-3)2
ステップ 19.2.1.4.4.2.2
共通因数を約分します。
f(-3)=32221-6(-3)2
ステップ 19.2.1.4.4.2.3
式を書き換えます。
f(-3)=321-6(-3)2
ステップ 19.2.1.4.4.2.4
21で割ります。
f(-3)=32-6(-3)2
f(-3)=32-6(-3)2
f(-3)=32-6(-3)2
f(-3)=32-6(-3)2
ステップ 19.2.1.5
32乗します。
f(-3)=9-6(-3)2
ステップ 19.2.1.6
積の法則を-3に当てはめます。
f(-3)=9-6((-1)232)
ステップ 19.2.1.7
-12乗します。
f(-3)=9-6(132)
ステップ 19.2.1.8
321をかけます。
f(-3)=9-632
ステップ 19.2.1.9
323に書き換えます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 19.2.1.9.1
nax=axnを利用し、3312に書き換えます。
f(-3)=9-6(312)2
ステップ 19.2.1.9.2
べき乗則を当てはめて、指数(am)n=amnをかけ算します。
f(-3)=9-63122
ステップ 19.2.1.9.3
122をまとめます。
f(-3)=9-6322
ステップ 19.2.1.9.4
2の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 19.2.1.9.4.1
共通因数を約分します。
f(-3)=9-6322
ステップ 19.2.1.9.4.2
式を書き換えます。
f(-3)=9-63
f(-3)=9-63
ステップ 19.2.1.9.5
指数を求めます。
f(-3)=9-63
f(-3)=9-63
ステップ 19.2.1.10
-63をかけます。
f(-3)=9-18
f(-3)=9-18
ステップ 19.2.2
9から18を引きます。
f(-3)=-9
ステップ 19.2.3
最終的な答えは-9です。
y=-9
y=-9
y=-9
ステップ 20
f(x)=x4-6x2の極値です。
(0,0)は極大値です
(3,-9)は極小値です
(-3,-9)は極小値です
ステップ 21
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