微分積分 例

極大値と極小値を求める y=2sin(x)-cos(x)^2
ステップ 1
を関数で書きます。
ステップ 2
関数の一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.1
総和則では、に関する積分はです。
ステップ 2.2
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 2.2.1
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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.3.1
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、であるという連鎖律を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.3.2.1
連鎖律を当てはめるために、とします。
ステップ 2.3.2.2
のとき、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
をかけます。
ステップ 2.3.5
をかけます。
ステップ 2.4
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 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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.2.1
を並べ替えます。
ステップ 2.4.2.2
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
関数の二次導関数を求めます。
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
総和則では、に関する積分はです。
ステップ 3.2
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 3.2.1
およびのとき、であるという連鎖律を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 3.2.1.1
連鎖律を当てはめるために、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
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、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
をかけます。
ステップ 3.2.5
の左に移動させます。
ステップ 3.3
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 3.3.1
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
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
で因数分解します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 6.1
で因数分解します。
ステップ 6.2
で因数分解します。
ステップ 6.3
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
に等しくし、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 8.1
に等しいとします。
ステップ 8.2
についてを解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 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。
タップして手順をさらに表示してください…
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。
タップして手順をさらに表示してください…
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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 8.2.4.2.1
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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 8.2.4.3.1
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
に等しくし、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 9.1
に等しいとします。
ステップ 9.2
についてを解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 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。
タップして手順をさらに表示してください…
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。
タップして手順をさらに表示してください…
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
二次導関数の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 12.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 12.1.1
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 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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 12.1.4.1
をかけます。
ステップ 12.1.4.2
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
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
のときy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 14.1
式の変数で置換えます。
ステップ 14.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 14.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 14.2.1.1
の厳密値はです。
ステップ 14.2.1.2
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
をかけます。
ステップ 14.2.2
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
二次導関数の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 16.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 16.1.1
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 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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 16.1.5.1
をかけます。
ステップ 16.1.5.2
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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 16.1.8.1
をかけます。
ステップ 16.1.8.2
をかけます。
ステップ 16.2
をたし算します。
ステップ 17
をもつ点が1点以上または未定義の二次導関数があるので、一次導関数検定を当てはめます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.2.1
式の変数で置換えます。
ステップ 17.2.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.2.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.2.2.1.1
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
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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.3.1
式の変数で置換えます。
ステップ 17.3.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.3.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.3.2.1.1
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
をかけます。
ステップ 17.3.2.2
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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.4.1
式の変数で置換えます。
ステップ 17.4.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.4.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.4.2.1.1
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
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。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.5.1
式の変数で置換えます。
ステップ 17.5.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.5.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 17.5.2.1.1
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
をかけます。
ステップ 17.5.2.2
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