微分積分例

$y = x^{3} - 15 x$ , $y = x$

ステップ 1

代入で解き曲線間の交点を求めます。

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

各方程式の等辺を消去し、組み合わせます。

$x^{3} - 15 x = x$

ステップ 1.2

$x$ について $x^{3} - 15 x = x$ を解きます。

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ステップ 1.2.1

$x$ を含むすべての項を方程式の左辺に移動させます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.2.1.1

方程式の両辺から $x$ を引きます。

$x^{3} - 15 x - x = 0$

ステップ 1.2.1.2

$- 15 x$ から $x$ を引きます。

$x^{3} - 16 x = 0$

ステップ 1.2.2

方程式の左辺を因数分解します。

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ステップ 1.2.2.1

$x$ を $x^{3} - 16 x$ で因数分解します。

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ステップ 1.2.2.1.1

$x$ を $x^{3}$ で因数分解します。

$x \cdot x^{2} - 16 x = 0$

ステップ 1.2.2.1.2

$x$ を $- 16 x$ で因数分解します。

$x \cdot x^{2} + x \cdot - 16 = 0$

ステップ 1.2.2.1.3

$x$ を $x \cdot x^{2} + x \cdot - 16$ で因数分解します。

$x (x^{2} - 16) = 0$

ステップ 1.2.2.2

$16$ を $4^{2}$ に書き換えます。

$x (x^{2} - 4^{2}) = 0$

ステップ 1.2.2.3

因数分解。

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ステップ 1.2.2.3.1

両項とも完全平方なので、平方の差の公式 $a^{2} - b^{2} = (a + b) (a - b)$ を利用して、因数分解します。このとき、 $a = x$ であり、 $b = 4$ です。

$x ((x + 4) (x - 4)) = 0$

ステップ 1.2.2.3.2

不要な括弧を削除します。

$x (x + 4) (x - 4) = 0$

ステップ 1.2.3

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。

$x = 0$

$x + 4 = 0$

$x - 4 = 0 + y = x$

ステップ 1.2.4

$x$ が $0$ に等しいとします。

$x = 0$

ステップ 1.2.5

$x + 4$ を $0$ 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 1.2.5.1

$x + 4$ が $0$ に等しいとします。

$x + 4 = 0$

ステップ 1.2.5.2

方程式の両辺から $4$ を引きます。

$x = - 4$

ステップ 1.2.6

$x - 4$ を $0$ 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 1.2.6.1

$x - 4$ が $0$ に等しいとします。

$x - 4 = 0$

ステップ 1.2.6.2

方程式の両辺に $4$ を足します。

$x = 4$

ステップ 1.2.7

最終解は $x (x + 4) (x - 4) = 0$ を真にするすべての値です。

$x = 0, - 4, 4$

ステップ 1.3

$x = 0$ のとき、 $y$ 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 1.3.1

$0$ を $x$ に代入します。

$y = 0$

ステップ 1.3.2

括弧を削除します。

$y = 0$

ステップ 1.4

$x = - 4$ のとき、 $y$ 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 1.4.1

$- 4$ を $x$ に代入します。

$y = - 4$

ステップ 1.4.2

括弧を削除します。

$y = - 4$

ステップ 1.5

$x = 4$ のとき、 $y$ 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 1.5.1

$4$ を $x$ に代入します。

$y = 4$

ステップ 1.5.2

括弧を削除します。

$y = 4$

ステップ 1.6

式の解は、有効な解である順序対の完全集合です。

$(0, 0)$

$(- 4, - 4)$

$(4, 4)$

$(0, 0)$

$(- 4, - 4)$

$(4, 4)$

ステップ 2

曲線間の領域の面積は、各領域における上の曲線の積分から下の曲線の積分を差し引いたものとして定義されます。領域は、曲線の交点で決定します。これは、代数計算またはグラフで行うことができます。

$A r e a = \int_{- 4}^{0} x^{3} - 15 x d x - \int_{- 4}^{0} x d x$

ステップ 3

積分し、 $- 4$ と $0$ の間の面積を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1

積分を1つにまとめます。

$\int_{- 4}^{0} x^{3} - 15 x - (x) d x$

ステップ 3.2

$- 15 x$ から $x$ を引きます。

$\int_{- 4}^{0} x^{3} - 16 x d x$

ステップ 3.3

単一積分を複数積分に分割します。

$\int_{- 4}^{0} x^{3} d x + \int_{- 4}^{0} - 16 x d x$

ステップ 3.4

べき乗則では、 $x^{3}$ の $x$ に関する積分は $\frac{1}{4} x^{4}$ です。

$\frac{1}{4} x^{4}]_{- 4}^{0} + \int_{- 4}^{0} - 16 x d x$

ステップ 3.5

$- 16$ は $x$ に対して定数なので、 $- 16$ を積分の外に移動させます。

$\frac{1}{4} x^{4}]_{- 4}^{0} - 16 \int_{- 4}^{0} x d x$

ステップ 3.6

べき乗則では、 $x$ の $x$ に関する積分は $\frac{1}{2} x^{2}$ です。

$\frac{1}{4} x^{4}]_{- 4}^{0} - 16 (\frac{1}{2} x^{2}]_{- 4}^{0})$

ステップ 3.7

答えを簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.7.1

$\frac{1}{2}$ と $x^{2}$ をまとめます。

$\frac{1}{4} x^{4}]_{- 4}^{0} - 16 (\frac{x^{2}}{2}]_{- 4}^{0})$

ステップ 3.7.2

代入し簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.7.2.1

$0$ および $- 4$ で $\frac{1}{4} x^{4}$ の値を求めます。

$(\frac{1}{4} \cdot 0^{4}) - \frac{1}{4} {(- 4)}^{4} - 16 (\frac{x^{2}}{2}]_{- 4}^{0})$

ステップ 3.7.2.2

$0$ および $- 4$ で $\frac{x^{2}}{2}$ の値を求めます。

$\frac{1}{4} \cdot 0^{4} - \frac{1}{4} {(- 4)}^{4} - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3

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 3.7.2.3.1

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$\frac{1}{4} \cdot 0 - \frac{1}{4} {(- 4)}^{4} - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.2

$\frac{1}{4}$ に $0$ をかけます。

$0 - \frac{1}{4} {(- 4)}^{4} - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.3

$- 4$ を $4$ 乗します。

$0 - \frac{1}{4} \cdot 256 - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.4

$256$ に $- 1$ をかけます。

$0 - 256 (\frac{1}{4}) - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.5

$- 256$ と $\frac{1}{4}$ をまとめます。

$0 + \frac{- 256}{4} - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.6

$- 256$ と $4$ 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 3.7.2.3.6.1

$4$ を $- 256$ で因数分解します。

$0 + \frac{4 \cdot - 64}{4} - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.6.2

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 3.7.2.3.6.2.1

$4$ を $4$ で因数分解します。

$0 + \frac{4 \cdot - 64}{4 (1)} - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.6.2.2

共通因数を約分します。

$0 + \frac{4 \cdot - 64}{4 \cdot 1} - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.6.2.3

式を書き換えます。

$0 + \frac{- 64}{1} - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.6.2.4

$- 64$ を $1$ で割ります。

$0 - 64 - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.7

$0$ から $64$ を引きます。

$- 64 - 16 (\frac{0^{2}}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.8

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$- 64 - 16 (\frac{0}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.9

$0$ と $2$ 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 3.7.2.3.9.1

$2$ を $0$ で因数分解します。

$- 64 - 16 (\frac{2 (0)}{2} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.9.2

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 3.7.2.3.9.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$- 64 - 16 (\frac{2 \cdot 0}{2 \cdot 1} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.9.2.2

共通因数を約分します。

$- 64 - 16 (\frac{2 \cdot 0}{2 \cdot 1} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.9.2.3

式を書き換えます。

$- 64 - 16 (\frac{0}{1} - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.9.2.4

$0$ を $1$ で割ります。

$- 64 - 16 (0 - \frac{{(- 4)}^{2}}{2})$

ステップ 3.7.2.3.10

$- 4$ を $2$ 乗します。

$- 64 - 16 (0 - \frac{16}{2})$

ステップ 3.7.2.3.11

$16$ と $2$ 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 3.7.2.3.11.1

$2$ を $16$ で因数分解します。

$- 64 - 16 (0 - \frac{2 \cdot 8}{2})$

ステップ 3.7.2.3.11.2

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 3.7.2.3.11.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$- 64 - 16 (0 - \frac{2 \cdot 8}{2 (1)})$

ステップ 3.7.2.3.11.2.2

共通因数を約分します。

$- 64 - 16 (0 - \frac{2 \cdot 8}{2 \cdot 1})$

ステップ 3.7.2.3.11.2.3

式を書き換えます。

$- 64 - 16 (0 - \frac{8}{1})$

ステップ 3.7.2.3.11.2.4

$8$ を $1$ で割ります。

$- 64 - 16 (0 - 1 \cdot 8)$

ステップ 3.7.2.3.12

$- 1$ に $8$ をかけます。

$- 64 - 16 (0 - 8)$

ステップ 3.7.2.3.13

$0$ から $8$ を引きます。

$- 64 - 16 \cdot - 8$

ステップ 3.7.2.3.14

$- 16$ に $- 8$ をかけます。

$- 64 + 128$

ステップ 3.7.2.3.15

$- 64$ と $128$ をたし算します。

$64$

ステップ 4

$A r e a = \int_{0}^{4} x d x - \int_{0}^{4} x^{3} - 15 x d x$

ステップ 5

積分し、 $0$ と $4$ の間の面積を求めます。

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ステップ 5.1

積分を1つにまとめます。

$\int_{0}^{4} x - (x^{3} - 15 x) d x$

ステップ 5.2

各項を簡約します。

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ステップ 5.2.1

分配則を当てはめます。

$x - x^{3} - (- 15 x)$

ステップ 5.2.2

$- 15$ に $- 1$ をかけます。

$x - x^{3} + 15 x$

$\int_{0}^{4} x - x^{3} + 15 x d x$

ステップ 5.3

$x$ と $15 x$ をたし算します。

$\int_{0}^{4} - x^{3} + 16 x d x$

ステップ 5.4

単一積分を複数積分に分割します。

$\int_{0}^{4} - x^{3} d x + \int_{0}^{4} 16 x d x$

ステップ 5.5

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $- 1$ を積分の外に移動させます。

$- \int_{0}^{4} x^{3} d x + \int_{0}^{4} 16 x d x$

ステップ 5.6

べき乗則では、 $x^{3}$ の $x$ に関する積分は $\frac{1}{4} x^{4}$ です。

$- (\frac{1}{4} x^{4}]_{0}^{4}) + \int_{0}^{4} 16 x d x$

ステップ 5.7

$\frac{1}{4}$ と $x^{4}$ をまとめます。

$- (\frac{x^{4}}{4}]_{0}^{4}) + \int_{0}^{4} 16 x d x$

ステップ 5.8

$16$ は $x$ に対して定数なので、 $16$ を積分の外に移動させます。

$- (\frac{x^{4}}{4}]_{0}^{4}) + 16 \int_{0}^{4} x d x$

ステップ 5.9

べき乗則では、 $x$ の $x$ に関する積分は $\frac{1}{2} x^{2}$ です。

$- (\frac{x^{4}}{4}]_{0}^{4}) + 16 (\frac{1}{2} x^{2}]_{0}^{4})$

ステップ 5.10

答えを簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.10.1

$\frac{1}{2}$ と $x^{2}$ をまとめます。

$- (\frac{x^{4}}{4}]_{0}^{4}) + 16 (\frac{x^{2}}{2}]_{0}^{4})$

ステップ 5.10.2

代入し簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.10.2.1

$4$ および $0$ で $\frac{x^{4}}{4}$ の値を求めます。

$- ((\frac{4^{4}}{4}) - \frac{0^{4}}{4}) + 16 (\frac{x^{2}}{2}]_{0}^{4})$

ステップ 5.10.2.2

$4$ および $0$ で $\frac{x^{2}}{2}$ の値を求めます。

$- (\frac{4^{4}}{4} - \frac{0^{4}}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3

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 5.10.2.3.1

$4$ を $4$ 乗します。

$- (\frac{256}{4} - \frac{0^{4}}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.2

$256$ と $4$ 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 5.10.2.3.2.1

$4$ を $256$ で因数分解します。

$- (\frac{4 \cdot 64}{4} - \frac{0^{4}}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.2.2

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 5.10.2.3.2.2.1

$4$ を $4$ で因数分解します。

$- (\frac{4 \cdot 64}{4 (1)} - \frac{0^{4}}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.2.2.2

共通因数を約分します。

$- (\frac{4 \cdot 64}{4 \cdot 1} - \frac{0^{4}}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.2.2.3

式を書き換えます。

$- (\frac{64}{1} - \frac{0^{4}}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.2.2.4

$64$ を $1$ で割ります。

$- (64 - \frac{0^{4}}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.3

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$- (64 - \frac{0}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.4

$0$ と $4$ 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 5.10.2.3.4.1

$4$ を $0$ で因数分解します。

$- (64 - \frac{4 (0)}{4}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.4.2

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 5.10.2.3.4.2.1

$4$ を $4$ で因数分解します。

$- (64 - \frac{4 \cdot 0}{4 \cdot 1}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.4.2.2

共通因数を約分します。

$- (64 - \frac{4 \cdot 0}{4 \cdot 1}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.4.2.3

式を書き換えます。

$- (64 - \frac{0}{1}) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.4.2.4

$0$ を $1$ で割ります。

$- (64 - 0) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.5

$- 1$ に $0$ をかけます。

$- (64 + 0) + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.6

$64$ と $0$ をたし算します。

$- 1 \cdot 64 + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.7

$- 1$ に $64$ をかけます。

$- 64 + 16 (\frac{4^{2}}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.8

$4$ を $2$ 乗します。

$- 64 + 16 (\frac{16}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.9

$16$ と $2$ 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 5.10.2.3.9.1

$2$ を $16$ で因数分解します。

$- 64 + 16 (\frac{2 \cdot 8}{2} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.9.2

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 5.10.2.3.9.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$- 64 + 16 (\frac{2 \cdot 8}{2 (1)} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.9.2.2

共通因数を約分します。

$- 64 + 16 (\frac{2 \cdot 8}{2 \cdot 1} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.9.2.3

式を書き換えます。

$- 64 + 16 (\frac{8}{1} - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.9.2.4

$8$ を $1$ で割ります。

$- 64 + 16 (8 - \frac{0^{2}}{2})$

ステップ 5.10.2.3.10

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$- 64 + 16 (8 - \frac{0}{2})$

ステップ 5.10.2.3.11

$0$ と $2$ 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 5.10.2.3.11.1

$2$ を $0$ で因数分解します。

$- 64 + 16 (8 - \frac{2 (0)}{2})$

ステップ 5.10.2.3.11.2

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 5.10.2.3.11.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$- 64 + 16 (8 - \frac{2 \cdot 0}{2 \cdot 1})$

ステップ 5.10.2.3.11.2.2

共通因数を約分します。

$- 64 + 16 (8 - \frac{2 \cdot 0}{2 \cdot 1})$

ステップ 5.10.2.3.11.2.3

式を書き換えます。

$- 64 + 16 (8 - \frac{0}{1})$

ステップ 5.10.2.3.11.2.4

$0$ を $1$ で割ります。

$- 64 + 16 (8 - 0)$

ステップ 5.10.2.3.12

$- 1$ に $0$ をかけます。

$- 64 + 16 (8 + 0)$

ステップ 5.10.2.3.13

$8$ と $0$ をたし算します。

$- 64 + 16 \cdot 8$

ステップ 5.10.2.3.14

$16$ に $8$ をかけます。

$- 64 + 128$

ステップ 5.10.2.3.15

$- 64$ と $128$ をたし算します。

$64$

ステップ 6

$64$ と $64$ をたし算します。

$128$

ステップ 7

微分積分 例

微分積分例