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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
総和則では、のに関する積分はです。
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
に関するの微分係数はです。
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
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 2.3.2.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 2.3.2.2
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 2.3.2.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 2.3.3
に関するの微分係数はです。
ステップ 2.3.4
にをかけます。
ステップ 2.3.5
にをかけます。
ステップ 2.4
簡約します。
ステップ 2.4.1
項を並べ替えます。
ステップ 2.4.2
各項を簡約します。
ステップ 2.4.2.1
とを並べ替えます。
ステップ 2.4.2.2
とを並べ替えます。
ステップ 2.4.2.3
正弦2倍角の公式を当てはめます。
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
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 3.2.1.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 3.2.1.2
に関するの微分係数はです。
ステップ 3.2.1.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 3.2.2
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 3.2.3
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 3.2.4
にをかけます。
ステップ 3.2.5
をの左に移動させます。
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
に関するの微分係数はです。
ステップ 3.3.3
にをかけます。
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
正弦2倍角の公式を当てはめます。
ステップ 6
ステップ 6.1
をで因数分解します。
ステップ 6.2
をで因数分解します。
ステップ 6.3
をで因数分解します。
ステップ 7
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 8
ステップ 8.1
がに等しいとします。
ステップ 8.2
についてを解きます。
ステップ 8.2.1
方程式の両辺の逆余弦をとり、余弦の中からを取り出します。
ステップ 8.2.2
右辺を簡約します。
ステップ 8.2.2.1
の厳密値はです。
ステップ 8.2.3
余弦関数は、第一象限と第四象限で正となります。2番目の解を求めるには、から参照角を引き、第四象限で解を求めます。
ステップ 8.2.4
を簡約します。
ステップ 8.2.4.1
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 8.2.4.2
分数をまとめます。
ステップ 8.2.4.2.1
とをまとめます。
ステップ 8.2.4.2.2
公分母の分子をまとめます。
ステップ 8.2.4.3
分子を簡約します。
ステップ 8.2.4.3.1
にをかけます。
ステップ 8.2.4.3.2
からを引きます。
ステップ 8.2.5
方程式に対する解です。
ステップ 9
ステップ 9.1
がに等しいとします。
ステップ 9.2
についてを解きます。
ステップ 9.2.1
方程式の両辺からを引きます。
ステップ 9.2.2
方程式の両辺の逆正弦をとり、正弦の中からを取り出します。
ステップ 9.2.3
右辺を簡約します。
ステップ 9.2.3.1
の厳密値はです。
ステップ 9.2.4
正弦関数は、第三象限と第四象限で負となります。2番目の解を求めるには、から解を引き、参照角を求めます。次に、この参照角をに足し、第三象限で解を求めます。
ステップ 9.2.5
式を簡約し、2番目の解を求めます。
ステップ 9.2.5.1
からを引きます。
ステップ 9.2.5.2
の結果の角度は正で、より小さく、と隣接します。
ステップ 9.2.6
方程式に対する解です。
ステップ 10
最終解はを真にするすべての値です。
ステップ 11
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 12
ステップ 12.1
各項を簡約します。
ステップ 12.1.1
の共通因数を約分します。
ステップ 12.1.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 12.1.1.2
式を書き換えます。
ステップ 12.1.2
第一象限で等しい三角の値を持つ角度を求め、参照角を当てはめます。余弦は第二象限で負であるため、式を負にします。
ステップ 12.1.3
の厳密値はです。
ステップ 12.1.4
を掛けます。
ステップ 12.1.4.1
にをかけます。
ステップ 12.1.4.2
にをかけます。
ステップ 12.1.5
の厳密値はです。
ステップ 12.1.6
にをかけます。
ステップ 12.2
からを引きます。
ステップ 13
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 14
ステップ 14.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 14.2
結果を簡約します。
ステップ 14.2.1
各項を簡約します。
ステップ 14.2.1.1
の厳密値はです。
ステップ 14.2.1.2
にをかけます。
ステップ 14.2.1.3
の厳密値はです。
ステップ 14.2.1.4
を正数乗し、を得ます。
ステップ 14.2.1.5
にをかけます。
ステップ 14.2.2
とをたし算します。
ステップ 14.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 15
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 16
ステップ 16.1
各項を簡約します。
ステップ 16.1.1
の共通因数を約分します。
ステップ 16.1.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 16.1.1.2
式を書き換えます。
ステップ 16.1.2
角度が以上より小さくなるまでの回転を戻します。
ステップ 16.1.3
第一象限で等しい三角の値を持つ角度を求め、参照角を当てはめます。余弦は第二象限で負であるため、式を負にします。
ステップ 16.1.4
の厳密値はです。
ステップ 16.1.5
を掛けます。
ステップ 16.1.5.1
にをかけます。
ステップ 16.1.5.2
にをかけます。
ステップ 16.1.6
第一象限で等しい三角の値を持つ角度を求め、参照角を当てはめます。正弦は第四象限で負であるため、式を負にします。
ステップ 16.1.7
の厳密値はです。
ステップ 16.1.8
を掛けます。
ステップ 16.1.8.1
にをかけます。
ステップ 16.1.8.2
にをかけます。
ステップ 16.2
とをたし算します。
ステップ 17
ステップ 17.1
一次導関数または未定義になる値の周囲で、を分離区間に分割します。
ステップ 17.2
一次導関数の区間からなどの任意の数を代入し、結果が負か正か確認します。
ステップ 17.2.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 17.2.2
結果を簡約します。
ステップ 17.2.2.1
各項を簡約します。
ステップ 17.2.2.1.1
にをかけます。
ステップ 17.2.2.1.2
の値を求めます。
ステップ 17.2.2.1.3
の値を求めます。
ステップ 17.2.2.1.4
にをかけます。
ステップ 17.2.2.2
からを引きます。
ステップ 17.2.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 17.3
一次導関数の区間からなどの任意の数を代入し、結果が負か正か確認します。
ステップ 17.3.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 17.3.2
結果を簡約します。
ステップ 17.3.2.1
各項を簡約します。
ステップ 17.3.2.1.1
にをかけます。
ステップ 17.3.2.1.2
の厳密値はです。
ステップ 17.3.2.1.3
の厳密値はです。
ステップ 17.3.2.1.4
にをかけます。
ステップ 17.3.2.2
とをたし算します。
ステップ 17.3.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 17.4
一次導関数の区間からなどの任意の数を代入し、結果が負か正か確認します。
ステップ 17.4.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 17.4.2
結果を簡約します。
ステップ 17.4.2.1
各項を簡約します。
ステップ 17.4.2.1.1
にをかけます。
ステップ 17.4.2.1.2
の値を求めます。
ステップ 17.4.2.1.3
の値を求めます。
ステップ 17.4.2.1.4
にをかけます。
ステップ 17.4.2.2
からを引きます。
ステップ 17.4.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 17.5
一次導関数の区間からなどの任意の数を代入し、結果が負か正か確認します。
ステップ 17.5.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 17.5.2
結果を簡約します。
ステップ 17.5.2.1
各項を簡約します。
ステップ 17.5.2.1.1
にをかけます。
ステップ 17.5.2.1.2
の値を求めます。
ステップ 17.5.2.1.3
の値を求めます。
ステップ 17.5.2.1.4
にをかけます。
ステップ 17.5.2.2
とをたし算します。
ステップ 17.5.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 17.6
の周囲で一次導関数の符号が負から正に変化したので、は極小値です。
は極小値です
ステップ 17.7
の周囲で一次導関数の符号が正から負に変化したので、は極大値です。
は極大値です
ステップ 17.8
の周囲で一次導関数の符号が負から正に変化したので、は極小値です。
は極小値です
ステップ 17.9
の極値です。
は極小値です
は極大値です
は極小値です
は極小値です
は極大値です
は極小値です
ステップ 18