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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
一次導関数を求めます。
ステップ 2.1.1
およびのとき、はであるという商の法則を使って微分します。
ステップ 2.1.2
=のとき、はであるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.1.3
微分します。
ステップ 2.1.3.1
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 2.1.3.2
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 2.1.3.3
とをたし算します。
ステップ 2.1.4
=のとき、はであるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.1.5
指数を足してにを掛けます。
ステップ 2.1.5.1
を移動させます。
ステップ 2.1.5.2
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.1.5.3
とをたし算します。
ステップ 2.1.6
簡約します。
ステップ 2.1.6.1
分配則を当てはめます。
ステップ 2.1.6.2
分子を簡約します。
ステップ 2.1.6.2.1
指数を足してにを掛けます。
ステップ 2.1.6.2.1.1
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.1.6.2.1.2
とをたし算します。
ステップ 2.1.6.2.2
の反対側の項を組み合わせます。
ステップ 2.1.6.2.2.1
からを引きます。
ステップ 2.1.6.2.2.2
とをたし算します。
ステップ 2.2
二次導関数を求めます。
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
およびのとき、はであるという商の法則を使って微分します。
ステップ 2.2.3
の指数を掛けます。
ステップ 2.2.3.1
べき乗則を当てはめて、指数をかけ算します。
ステップ 2.2.3.2
にをかけます。
ステップ 2.2.4
=のとき、はであるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.2.5
およびのとき、はであるという連鎖律を使って微分します。
ステップ 2.2.5.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 2.2.5.2
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 2.2.5.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 2.2.6
微分します。
ステップ 2.2.6.1
にをかけます。
ステップ 2.2.6.2
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 2.2.6.3
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 2.2.6.4
とをたし算します。
ステップ 2.2.7
=のとき、はであるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.2.8
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.2.9
とをたし算します。
ステップ 2.2.10
をで因数分解します。
ステップ 2.2.10.1
をで因数分解します。
ステップ 2.2.10.2
をで因数分解します。
ステップ 2.2.10.3
をで因数分解します。
ステップ 2.2.11
共通因数を約分します。
ステップ 2.2.11.1
をで因数分解します。
ステップ 2.2.11.2
共通因数を約分します。
ステップ 2.2.11.3
式を書き換えます。
ステップ 2.2.12
とをまとめます。
ステップ 2.2.13
簡約します。
ステップ 2.2.13.1
分配則を当てはめます。
ステップ 2.2.13.2
分配則を当てはめます。
ステップ 2.2.13.3
分子を簡約します。
ステップ 2.2.13.3.1
各項を簡約します。
ステップ 2.2.13.3.1.1
にをかけます。
ステップ 2.2.13.3.1.2
指数を足してにを掛けます。
ステップ 2.2.13.3.1.2.1
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.2.13.3.1.2.2
とをたし算します。
ステップ 2.2.13.3.1.3
にをかけます。
ステップ 2.2.13.3.2
からを引きます。
ステップ 2.2.13.4
分子を簡約します。
ステップ 2.2.13.4.1
をで因数分解します。
ステップ 2.2.13.4.1.1
をで因数分解します。
ステップ 2.2.13.4.1.2
をで因数分解します。
ステップ 2.2.13.4.1.3
をで因数分解します。
ステップ 2.2.13.4.2
をに書き換えます。
ステップ 2.2.13.4.3
とします。をに代入します。
ステップ 2.2.13.4.4
をで因数分解します。
ステップ 2.2.13.4.4.1
をで因数分解します。
ステップ 2.2.13.4.4.2
をで因数分解します。
ステップ 2.2.13.4.4.3
をで因数分解します。
ステップ 2.2.13.4.5
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 2.3
に関するの二次導関数はです。
ステップ 3
ステップ 3.1
二次導関数をに等しくします。
ステップ 3.2
分子を0に等しくします。
ステップ 3.3
について方程式を解きます。
ステップ 3.3.1
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 3.3.2
をに等しくし、を解きます。
ステップ 3.3.2.1
がに等しいとします。
ステップ 3.3.2.2
についてを解きます。
ステップ 3.3.2.2.1
方程式の両辺の自然対数をとり、指数から変数を削除します。
ステップ 3.3.2.2.2
が未定義なので、方程式は解くことができません。
未定義
ステップ 3.3.2.2.3
の解はありません
解がありません
解がありません
解がありません
ステップ 3.3.3
をに等しくし、を解きます。
ステップ 3.3.3.1
がに等しいとします。
ステップ 3.3.3.2
についてを解きます。
ステップ 3.3.3.2.1
方程式の両辺からを引きます。
ステップ 3.3.3.2.2
の各項をで割り、簡約します。
ステップ 3.3.3.2.2.1
の各項をで割ります。
ステップ 3.3.3.2.2.2
左辺を簡約します。
ステップ 3.3.3.2.2.2.1
2つの負の値を割ると正の値になります。
ステップ 3.3.3.2.2.2.2
をで割ります。
ステップ 3.3.3.2.2.3
右辺を簡約します。
ステップ 3.3.3.2.2.3.1
をで割ります。
ステップ 3.3.3.2.3
方程式の両辺の自然対数をとり、指数から変数を削除します。
ステップ 3.3.3.2.4
左辺を展開します。
ステップ 3.3.3.2.4.1
を対数の外に移動させて、を展開します。
ステップ 3.3.3.2.4.2
の自然対数はです。
ステップ 3.3.3.2.4.3
にをかけます。
ステップ 3.3.4
最終解はを真にするすべての値です。
ステップ 4
ステップ 4.1
をに代入し、の値を求めます。
ステップ 4.1.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 4.1.2
結果を簡約します。
ステップ 4.1.2.1
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 4.1.2.2
分母を簡約します。
ステップ 4.1.2.2.1
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 4.1.2.2.2
とをたし算します。
ステップ 4.1.2.3
との共通因数を約分します。
ステップ 4.1.2.3.1
をで因数分解します。
ステップ 4.1.2.3.2
共通因数を約分します。
ステップ 4.1.2.3.2.1
をで因数分解します。
ステップ 4.1.2.3.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 4.1.2.3.2.3
式を書き換えます。
ステップ 4.1.2.4
最終的な答えはです。
ステップ 4.2
で代入して求めた点は、です。この点は変曲点となり得ます。
ステップ 5
変曲点となりうる点の周囲でを区間に分割します。
ステップ 6
ステップ 6.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 6.2
最終的な答えはです。
ステップ 6.3
で二次導関数はです。これは正の値なので、の区間で増加します。
なのでで増加
なのでで増加
ステップ 7
ステップ 7.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 7.2
最終的な答えはです。
ステップ 7.3
で二次導関数はです。これは負の値なので、の区間で減少します。
なのでで減少
なのでで減少
ステップ 8
変曲点は、凹面の符号がプラスからマイナス、またはマイナスからプラスに変わる曲線上の点です。このときの変曲点はです。
ステップ 9