微分積分 例
y=3x3+x+3y=3x3+x+3 , (1,7)(1,7)
ステップ 1
y=3x3+x+3y=3x3+x+3を関数で書きます。
f(x)=3x3+x+3f(x)=3x3+x+3
ステップ 2
ステップ 2.1
x=1x=1におけるf(x)=3x3+x+3f(x)=3x3+x+3を求めます。
ステップ 2.1.1
式の変数xxを11で置換えます。
f(1)=3(1)3+1+3f(1)=3(1)3+1+3
ステップ 2.1.2
結果を簡約します。
ステップ 2.1.2.1
括弧を削除します。
f(1)=3(1)3+1+3f(1)=3(1)3+1+3
ステップ 2.1.2.2
各項を簡約します。
ステップ 2.1.2.2.1
1のすべての数の累乗は1です。
f(1)=3⋅1+1+3f(1)=3⋅1+1+3
ステップ 2.1.2.2.2
33に11をかけます。
f(1)=3+1+3f(1)=3+1+3
f(1)=3+1+3f(1)=3+1+3
ステップ 2.1.2.3
数を加えて簡約します。
ステップ 2.1.2.3.1
33と11をたし算します。
f(1)=4+3f(1)=4+3
ステップ 2.1.2.3.2
44と33をたし算します。
f(1)=7f(1)=7
f(1)=7f(1)=7
ステップ 2.1.2.4
最終的な答えは77です。
77
77
77
ステップ 2.2
7=77=7なので、点はグラフ上にあります。
点はグラフ上にあります
点はグラフ上にあります
ステップ 3
接線の傾きは式の微分係数です。
mm ==はf(x)=3x3+x+3f(x)=3x3+x+3の微分係数
ステップ 4
微分係数の極限定義を考えます。
f′(x)=limh→0f(x+h)-f(x)hf'(x)=limh→0f(x+h)−f(x)h
ステップ 5
ステップ 5.1
x=x+hx=x+hで関数値を求めます。
ステップ 5.1.1
式の変数xxをx+hx+hで置換えます。
f(x+h)=3(x+h)3+x+h+3f(x+h)=3(x+h)3+x+h+3
ステップ 5.1.2
結果を簡約します。
ステップ 5.1.2.1
括弧を削除します。
f(x+h)=3(x+h)3+x+h+3f(x+h)=3(x+h)3+x+h+3
ステップ 5.1.2.2
各項を簡約します。
ステップ 5.1.2.2.1
二項定理を利用します。
f(x+h)=3(x3+3x2h+3xh2+h3)+x+h+3f(x+h)=3(x3+3x2h+3xh2+h3)+x+h+3
ステップ 5.1.2.2.2
分配則を当てはめます。
f(x+h)=3x3+3(3x2h)+3(3xh2)+3h3+x+h+3f(x+h)=3x3+3(3x2h)+3(3xh2)+3h3+x+h+3
ステップ 5.1.2.2.3
簡約します。
ステップ 5.1.2.2.3.1
33に33をかけます。
f(x+h)=3x3+9(x2h)+3(3xh2)+3h3+x+h+3f(x+h)=3x3+9(x2h)+3(3xh2)+3h3+x+h+3
ステップ 5.1.2.2.3.2
33に33をかけます。
f(x+h)=3x3+9(x2h)+9(xh2)+3h3+x+h+3f(x+h)=3x3+9(x2h)+9(xh2)+3h3+x+h+3
f(x+h)=3x3+9(x2h)+9(xh2)+3h3+x+h+3f(x+h)=3x3+9(x2h)+9(xh2)+3h3+x+h+3
ステップ 5.1.2.2.4
括弧を削除します。
f(x+h)=3x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+3f(x+h)=3x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+3
f(x+h)=3x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+3f(x+h)=3x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+3
ステップ 5.1.2.3
最終的な答えは3x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+33x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+3です。
3x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+33x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+3
3x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+33x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+3
3x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+33x3+9x2h+9xh2+3h3+x+h+3
ステップ 5.2
並べ替えます。
ステップ 5.2.1
x2x2を移動させます。
3x3+9hx2+9xh2+3h3+x+h+33x3+9hx2+9xh2+3h3+x+h+3
ステップ 5.2.2
xxを移動させます。
3x3+9hx2+9h2x+3h3+x+h+33x3+9hx2+9h2x+3h3+x+h+3
ステップ 5.2.3
xxを移動させます。
3x3+9hx2+9h2x+3h3+h+x+33x3+9hx2+9h2x+3h3+h+x+3
ステップ 5.2.4
3x33x3を移動させます。
9hx2+9h2x+3h3+3x3+h+x+39hx2+9h2x+3h3+3x3+h+x+3
ステップ 5.2.5
9hx29hx2を移動させます。
9h2x+3h3+9hx2+3x3+h+x+39h2x+3h3+9hx2+3x3+h+x+3
ステップ 5.2.6
9h2x9h2xと3h33h3を並べ替えます。
3h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+33h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3
3h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+33h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3
ステップ 5.3
決定成分を求めます。
f(x+h)=3h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3f(x+h)=3h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3
f(x)=3x3+x+3f(x)=3x3+x+3
f(x+h)=3h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3f(x+h)=3h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3
f(x)=3x3+x+3f(x)=3x3+x+3
ステップ 6
成分に代入します。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3-(3x3+x+3)hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3−(3x3+x+3)h
ステップ 7
ステップ 7.1
分子を簡約します。
ステップ 7.1.1
分配則を当てはめます。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3-(3x3)-x-1⋅3hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3−(3x3)−x−1⋅3h
ステップ 7.1.2
簡約します。
ステップ 7.1.2.1
33に-1−1をかけます。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3-3x3-x-1⋅3hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3−3x3−x−1⋅3h
ステップ 7.1.2.2
-1−1に33をかけます。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3-3x3-x-3hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3−3x3−x−3h
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3-3x3-x-3hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+3x3+h+x+3−3x3−x−3h
ステップ 7.1.3
3x33x3から3x33x3を引きます。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+x+3+0-x-3hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+x+3+0−x−3h
ステップ 7.1.4
3h33h3と00をたし算します。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+x+3-x-3hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+x+3−x−3h
ステップ 7.1.5
xxからxxを引きます。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+0+3-3hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+0+3−3h
ステップ 7.1.6
3h33h3と00をたし算します。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+3-3hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+3−3h
ステップ 7.1.7
33から33を引きます。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+0hf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+h+0h
ステップ 7.1.8
3h3+9h2x+9hx2+h3h3+9h2x+9hx2+hと00をたし算します。
f′(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+hhf'(x)=limh→03h3+9h2x+9hx2+hh
ステップ 7.1.9
hhを3h3+9h2x+9hx2+h3h3+9h2x+9hx2+hで因数分解します。
ステップ 7.1.9.1
hhを3h33h3で因数分解します。
f′(x)=limh→0h(3h2)+9h2x+9hx2+hhf'(x)=limh→0h(3h2)+9h2x+9hx2+hh
ステップ 7.1.9.2
hhを9h2x9h2xで因数分解します。
f′(x)=limh→0h(3h2)+h(9hx)+9hx2+hhf'(x)=limh→0h(3h2)+h(9hx)+9hx2+hh
ステップ 7.1.9.3
hhを9hx29hx2で因数分解します。
f′(x)=limh→0h(3h2)+h(9hx)+h(9x2)+hhf'(x)=limh→0h(3h2)+h(9hx)+h(9x2)+hh
ステップ 7.1.9.4
hhを11乗します。
f′(x)=limh→0h(3h2)+h(9hx)+h(9x2)+hhf'(x)=limh→0h(3h2)+h(9hx)+h(9x2)+hh
ステップ 7.1.9.5
hhをh1h1で因数分解します。
f′(x)=limh→0h(3h2)+h(9hx)+h(9x2)+h⋅1hf'(x)=limh→0h(3h2)+h(9hx)+h(9x2)+h⋅1h
ステップ 7.1.9.6
hhをh(3h2)+h(9hx)h(3h2)+h(9hx)で因数分解します。
f′(x)=limh→0h(3h2+9hx)+h(9x2)+h⋅1hf'(x)=limh→0h(3h2+9hx)+h(9x2)+h⋅1h
ステップ 7.1.9.7
hhをh(3h2+9hx)+h(9x2)h(3h2+9hx)+h(9x2)で因数分解します。
f′(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2)+h⋅1hf'(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2)+h⋅1h
ステップ 7.1.9.8
hhをh(3h2+9hx+9x2)+h⋅1h(3h2+9hx+9x2)+h⋅1で因数分解します。
f′(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2+1)hf'(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2+1)h
f′(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2+1)hf'(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2+1)h
f′(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2+1)hf'(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2+1)h
ステップ 7.2
今日数因数で約分することで式を約分します。
ステップ 7.2.1
hhの共通因数を約分します。
ステップ 7.2.1.1
共通因数を約分します。
f′(x)=limh→0h(3h2+9hx+9x2+1)h
ステップ 7.2.1.2
3h2+9hx+9x2+1を1で割ります。
f′(x)=limh→03h2+9hx+9x2+1
f′(x)=limh→03h2+9hx+9x2+1
ステップ 7.2.2
式を簡約します。
ステップ 7.2.2.1
hを移動させます。
f′(x)=limh→03h2+9xh+9x2+1
ステップ 7.2.2.2
3h2を移動させます。
f′(x)=limh→09xh+9x2+3h2+1
ステップ 7.2.2.3
9xhと9x2を並べ替えます。
f′(x)=limh→09x2+9xh+3h2+1
f′(x)=limh→09x2+9xh+3h2+1
f′(x)=limh→09x2+9xh+3h2+1
f′(x)=limh→09x2+9xh+3h2+1
ステップ 8
hが0に近づいたら、極限で極限の法則の和を利用して分解します。
limh→09x2+limh→09xh+limh→03h2+limh→01
ステップ 9
hが0に近づくと定数である9x2の極限値を求めます。
9x2+limh→09xh+limh→03h2+limh→01
ステップ 10
9xの項はhに対して一定なので、極限の外に移動させます。
9x2+9xlimh→0h+limh→03h2+limh→01
ステップ 11
3の項はhに対して一定なので、極限の外に移動させます。
9x2+9xlimh→0h+3limh→0h2+limh→01
ステップ 12
極限べき乗則を利用して、指数2をh2から極限値外側に移動させます。
9x2+9xlimh→0h+3(limh→0h)2+limh→01
ステップ 13
hが0に近づくと定数である1の極限値を求めます。
9x2+9xlimh→0h+3(limh→0h)2+1
ステップ 14
ステップ 14.1
hを0に代入し、hの極限値を求めます。
9x2+9x⋅0+3(limh→0h)2+1
ステップ 14.2
hを0に代入し、hの極限値を求めます。
9x2+9x⋅0+3⋅02+1
9x2+9x⋅0+3⋅02+1
ステップ 15
ステップ 15.1
各項を簡約します。
ステップ 15.1.1
9x⋅0を掛けます。
ステップ 15.1.1.1
0に9をかけます。
9x2+0x+3⋅02+1
ステップ 15.1.1.2
0にxをかけます。
9x2+0+3⋅02+1
9x2+0+3⋅02+1
ステップ 15.1.2
0を正数乗し、0を得ます。
9x2+0+3⋅0+1
ステップ 15.1.3
3に0をかけます。
9x2+0+0+1
9x2+0+0+1
ステップ 15.2
9x2+0+0+1の反対側の項を組み合わせます。
ステップ 15.2.1
9x2と0をたし算します。
9x2+0+1
ステップ 15.2.2
9x2と0をたし算します。
9x2+1
9x2+1
9x2+1
ステップ 16
ステップ 16.1
括弧を削除します。
m=9⋅12+1
ステップ 16.2
9⋅12+1を簡約します。
ステップ 16.2.1
各項を簡約します。
ステップ 16.2.1.1
1のすべての数の累乗は1です。
m=9⋅1+1
ステップ 16.2.1.2
9に1をかけます。
m=9+1
m=9+1
ステップ 16.2.2
9と1をたし算します。
m=10
m=10
m=10
ステップ 17
傾きはm=10で、点は(1,7)です。
m=10,(1,7)
ステップ 18
ステップ 18.1
直線の方程式の公式を利用し、bを求めます。
y=mx+b
ステップ 18.2
mの値を方程式に代入します。
y=(10)⋅x+b
ステップ 18.3
xの値を方程式に代入します。
y=(10)⋅(1)+b
ステップ 18.4
yの値を方程式に代入します。
7=(10)⋅(1)+b
ステップ 18.5
bの値を求めます。
ステップ 18.5.1
方程式を(10)⋅(1)+b=7として書き換えます。
(10)⋅(1)+b=7
ステップ 18.5.2
10に1をかけます。
10+b=7
ステップ 18.5.3
bを含まないすべての項を方程式の右辺に移動させます。
ステップ 18.5.3.1
方程式の両辺から10を引きます。
b=7-10
ステップ 18.5.3.2
7から10を引きます。
b=-3
b=-3
b=-3
b=-3
ステップ 19
m(傾き)とb(y切片)の値がわかりましたので、y=mx+bに代入するして線の方程式を求めます。
y=10x-3
ステップ 20