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微分積分 例
ステップ 1
を関数で書きます。
ステップ 2
ステップ 2.1
微分します。
ステップ 2.1.1
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 2.1.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.2
の値を求めます。
ステップ 2.2.1
はに対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 2.2.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.2.3
にをかけます。
ステップ 2.3
の値を求めます。
ステップ 2.3.1
はに対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 2.3.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.3.3
にをかけます。
ステップ 2.4
定数の規則を使って微分します。
ステップ 2.4.1
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 2.4.2
とをたし算します。
ステップ 3
ステップ 3.1
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 3.2
の値を求めます。
ステップ 3.2.1
はに対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 3.2.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 3.2.3
にをかけます。
ステップ 3.3
の値を求めます。
ステップ 3.3.1
はに対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 3.3.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 3.3.3
にをかけます。
ステップ 3.4
定数の規則を使って微分します。
ステップ 3.4.1
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 3.4.2
とをたし算します。
ステップ 4
微分係数をと等しくし、式を解いて関数の極大値と最小値を求めます。
ステップ 5
ステップ 5.1
一次導関数を求めます。
ステップ 5.1.1
微分します。
ステップ 5.1.1.1
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 5.1.1.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 5.1.2
の値を求めます。
ステップ 5.1.2.1
はに対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 5.1.2.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 5.1.2.3
にをかけます。
ステップ 5.1.3
の値を求めます。
ステップ 5.1.3.1
はに対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 5.1.3.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 5.1.3.3
にをかけます。
ステップ 5.1.4
定数の規則を使って微分します。
ステップ 5.1.4.1
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 5.1.4.2
とをたし算します。
ステップ 5.2
に関するの一次導関数はです。
ステップ 6
ステップ 6.1
一次導関数をに等しくします。
ステップ 6.2
群による因数分解。
ステップ 6.2.1
の形の多項式について、積がで和がである2項の和に中央の項を書き換えます。
ステップ 6.2.1.1
をで因数分解します。
ステップ 6.2.1.2
をプラスに書き換える
ステップ 6.2.1.3
分配則を当てはめます。
ステップ 6.2.2
各群から最大公約数を因数分解します。
ステップ 6.2.2.1
前の2項と後ろの2項をまとめます。
ステップ 6.2.2.2
各群から最大公約数を因数分解します。
ステップ 6.2.3
最大公約数を因数分解して、多項式を因数分解します。
ステップ 6.3
方程式の左辺の個々の因数がと等しいならば、式全体はと等しくなります。
ステップ 6.4
をに等しくし、を解きます。
ステップ 6.4.1
がに等しいとします。
ステップ 6.4.2
についてを解きます。
ステップ 6.4.2.1
方程式の両辺からを引きます。
ステップ 6.4.2.2
の各項をで割り、簡約します。
ステップ 6.4.2.2.1
の各項をで割ります。
ステップ 6.4.2.2.2
左辺を簡約します。
ステップ 6.4.2.2.2.1
の共通因数を約分します。
ステップ 6.4.2.2.2.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 6.4.2.2.2.1.2
をで割ります。
ステップ 6.4.2.2.3
右辺を簡約します。
ステップ 6.4.2.2.3.1
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 6.5
をに等しくし、を解きます。
ステップ 6.5.1
がに等しいとします。
ステップ 6.5.2
方程式の両辺にを足します。
ステップ 6.6
最終解はを真にするすべての値です。
ステップ 7
ステップ 7.1
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 8
値を求める臨界点です。
ステップ 9
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。
ステップ 10
ステップ 10.1
各項を簡約します。
ステップ 10.1.1
の共通因数を約分します。
ステップ 10.1.1.1
の先頭の負を分子に移動させます。
ステップ 10.1.1.2
をで因数分解します。
ステップ 10.1.1.3
共通因数を約分します。
ステップ 10.1.1.4
式を書き換えます。
ステップ 10.1.2
にをかけます。
ステップ 10.2
からを引きます。
ステップ 11
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。
は極大値です
ステップ 12
ステップ 12.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 12.2
結果を簡約します。
ステップ 12.2.1
各項を簡約します。
ステップ 12.2.1.1
べき乗則を利用して指数を分配します。
ステップ 12.2.1.1.1
積の法則をに当てはめます。
ステップ 12.2.1.1.2
積の法則をに当てはめます。
ステップ 12.2.1.2
を乗します。
ステップ 12.2.1.3
を乗します。
ステップ 12.2.1.4
を乗します。
ステップ 12.2.1.5
べき乗則を利用して指数を分配します。
ステップ 12.2.1.5.1
積の法則をに当てはめます。
ステップ 12.2.1.5.2
積の法則をに当てはめます。
ステップ 12.2.1.6
を乗します。
ステップ 12.2.1.7
にをかけます。
ステップ 12.2.1.8
を乗します。
ステップ 12.2.1.9
を乗します。
ステップ 12.2.1.10
を掛けます。
ステップ 12.2.1.10.1
とをまとめます。
ステップ 12.2.1.10.2
にをかけます。
ステップ 12.2.1.11
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 12.2.1.12
を掛けます。
ステップ 12.2.1.12.1
にをかけます。
ステップ 12.2.1.12.2
とをまとめます。
ステップ 12.2.1.12.3
にをかけます。
ステップ 12.2.2
公分母を求めます。
ステップ 12.2.2.1
にをかけます。
ステップ 12.2.2.2
にをかけます。
ステップ 12.2.2.3
にをかけます。
ステップ 12.2.2.4
にをかけます。
ステップ 12.2.2.5
を分母をもつ分数で書きます。
ステップ 12.2.2.6
にをかけます。
ステップ 12.2.2.7
にをかけます。
ステップ 12.2.2.8
の因数を並べ替えます。
ステップ 12.2.2.9
にをかけます。
ステップ 12.2.2.10
にをかけます。
ステップ 12.2.3
公分母の分子をまとめます。
ステップ 12.2.4
各項を簡約します。
ステップ 12.2.4.1
にをかけます。
ステップ 12.2.4.2
にをかけます。
ステップ 12.2.4.3
にをかけます。
ステップ 12.2.5
足し算と引き算で簡約します。
ステップ 12.2.5.1
からを引きます。
ステップ 12.2.5.2
とをたし算します。
ステップ 12.2.5.3
とをたし算します。
ステップ 12.2.6
最終的な答えはです。
ステップ 13
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。
ステップ 14
ステップ 14.1
にをかけます。
ステップ 14.2
からを引きます。
ステップ 15
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。
は極小値です
ステップ 16
ステップ 16.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 16.2
結果を簡約します。
ステップ 16.2.1
各項を簡約します。
ステップ 16.2.1.1
を乗します。
ステップ 16.2.1.2
を乗します。
ステップ 16.2.1.3
にをかけます。
ステップ 16.2.1.4
にをかけます。
ステップ 16.2.2
足し算と引き算で簡約します。
ステップ 16.2.2.1
からを引きます。
ステップ 16.2.2.2
からを引きます。
ステップ 16.2.2.3
とをたし算します。
ステップ 16.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 17
の極値です。
は極大値です
は極小値です
ステップ 18