微分積分例

$y = x^{4} - 3 x^{2}$

ステップ 1

$y = x^{4} - 3 x^{2}$ を関数で書きます。

$f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$

ステップ 2

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 2.1

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 2.1.1

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 2.1.1.1

総和則では、 $x^{4} - 3 x^{2}$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [x^{4}] + \frac{d}{d x} [- 3 x^{2}]$ です。

$f' (x) = \frac{d}{d x} (x^{4}) + \frac{d}{d x} (- 3 x^{2})$

ステップ 2.1.1.2

$n = 4$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$f' (x) = 4 x^{3} + \frac{d}{d x} (- 3 x^{2})$

ステップ 2.1.2

$\frac{d}{d x} [- 3 x^{2}]$ 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 2.1.2.1

$- 3$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- 3 x^{2}$ の微分係数は $- 3 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ です。

$f' (x) = 4 x^{3} - 3 \frac{d}{d x} x^{2}$

ステップ 2.1.2.2

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$f' (x) = 4 x^{3} - 3 (2 x)$

ステップ 2.1.2.3

$2$ に $- 3$ をかけます。

$f' (x) = 4 x^{3} - 6 x$

ステップ 2.2

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 2.2.1

総和則では、 $4 x^{3} - 6 x$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [4 x^{3}] + \frac{d}{d x} [- 6 x]$ です。

$f'' (x) = \frac{d}{d x} (4 x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 6 x)$

ステップ 2.2.2

$\frac{d}{d x} [4 x^{3}]$ 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 2.2.2.1

$4$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $4 x^{3}$ の微分係数は $4 \frac{d}{d x} [x^{3}]$ です。

$f'' (x) = 4 \frac{d}{d x} (x^{3}) + \frac{d}{d x} (- 6 x)$

ステップ 2.2.2.2

$n = 3$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$f'' (x) = 4 (3 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 6 x)$

ステップ 2.2.2.3

$3$ に $4$ をかけます。

$f'' (x) = 12 x^{2} + \frac{d}{d x} (- 6 x)$

ステップ 2.2.3

$\frac{d}{d x} [- 6 x]$ 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 2.2.3.1

$- 6$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- 6 x$ の微分係数は $- 6 \frac{d}{d x} [x]$ です。

$f'' (x) = 12 x^{2} - 6 \frac{d}{d x} x$

ステップ 2.2.3.2

$n = 1$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$f'' (x) = 12 x^{2} - 6 \cdot 1$

ステップ 2.2.3.3

$- 6$ に $1$ をかけます。

$f'' (x) = 12 x^{2} - 6$

ステップ 2.3

$x$ に関する $f (x)$ の二次導関数は $12 x^{2} - 6$ です。

$12 x^{2} - 6$

ステップ 3

二次導関数を $0$ と等しくし、次に方程式 $12 x^{2} - 6 = 0$ 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 3.1

二次導関数を $0$ に等しくします。

$12 x^{2} - 6 = 0$

ステップ 3.2

方程式の両辺に $6$ を足します。

$12 x^{2} = 6$

ステップ 3.3

$12 x^{2} = 6$ の各項を $12$ で割り、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 3.3.1

$12 x^{2} = 6$ の各項を $12$ で割ります。

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{6}{12}$

ステップ 3.3.2

左辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.3.2.1

$12$ 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 3.3.2.1.1

共通因数を約分します。

$\frac{12 x^{2}}{12} = \frac{6}{12}$

ステップ 3.3.2.1.2

$x^{2}$ を $1$ で割ります。

$x^{2} = \frac{6}{12}$

ステップ 3.3.3

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 3.3.3.1

$6$ と $12$ 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 3.3.3.1.1

$6$ を $6$ で因数分解します。

$x^{2} = \frac{6 (1)}{12}$

ステップ 3.3.3.1.2

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 3.3.3.1.2.1

$6$ を $12$ で因数分解します。

$x^{2} = \frac{6 \cdot 1}{6 \cdot 2}$

ステップ 3.3.3.1.2.2

共通因数を約分します。

$x^{2} = \frac{6 \cdot 1}{6 \cdot 2}$

ステップ 3.3.3.1.2.3

式を書き換えます。

$x^{2} = \frac{1}{2}$

ステップ 3.4

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$x = \pm \sqrt{\frac{1}{2}}$

ステップ 3.5

$\pm \sqrt{\frac{1}{2}}$ 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 3.5.1

$\sqrt{\frac{1}{2}}$ を $\frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}}$ に書き換えます。

$x = \pm \frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}}$

ステップ 3.5.2

$1$ のいずれの根は $1$ です。

$x = \pm \frac{1}{\sqrt{2}}$

ステップ 3.5.3

$\frac{1}{\sqrt{2}}$ に $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ をかけます。

$x = \pm \frac{1}{\sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

ステップ 3.5.4

分母を組み合わせて簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.5.4.1

$\frac{1}{\sqrt{2}}$ に $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ をかけます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2} \sqrt{2}}$

ステップ 3.5.4.2

$\sqrt{2}$ を $1$ 乗します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} \sqrt{2}}$

ステップ 3.5.4.3

$\sqrt{2}$ を $1$ 乗します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} {\sqrt{2}}^{1}}$

ステップ 3.5.4.4

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1 + 1}}$

ステップ 3.5.4.5

$1$ と $1$ をたし算します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{2}}$

ステップ 3.5.4.6

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.5.4.6.1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{2}$ を $2^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

ステップ 3.5.4.6.2

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

ステップ 3.5.4.6.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

ステップ 3.5.4.6.4

$2$ 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 3.5.4.6.4.1

共通因数を約分します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

ステップ 3.5.4.6.4.2

式を書き換えます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{1}}$

ステップ 3.5.4.6.5

指数を求めます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2}$

ステップ 3.6

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.6.1

まず、 $\pm$ の正の数を利用し、1番目の解を求めます。

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$

ステップ 3.6.2

次に、 $\pm$ の負の値を利用し。2番目の解を求めます。

$x = - \frac{\sqrt{2}}{2}$

ステップ 3.6.3

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{\sqrt{2}}{2}$

ステップ 4

二次導関数が $0$ である点を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1

$\frac{\sqrt{2}}{2}$ を $f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$ に代入し、 $y$ 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 4.1.1

式の変数 $x$ を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ で置換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{4} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2

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 4.1.2.1

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 4.1.2.1.1

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2

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 4.1.2.1.2.1

${\sqrt{2}}^{4}$ を $2^{2}$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1.2.1.2.1.1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{2}$ を $2^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{4}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2.1.2

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 4}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2.1.3

$\frac{1}{2}$ と $4$ をまとめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{4}{2}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2.1.4

$4$ 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 4.1.2.1.2.1.4.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2.1.4.2

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 4.1.2.1.2.1.4.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2 (1)}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2.1.4.2.2

共通因数を約分します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2.1.4.2.3

式を書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2}{1}}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2.1.4.2.4

$2$ を $1$ で割ります。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{2}}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.2.2

$2$ を $2$ 乗します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4}{2^{4}} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.3

$2$ を $4$ 乗します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4}{16} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.4

$4$ と $16$ 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 4.1.2.1.4.1

$4$ を $4$ で因数分解します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 (1)}{16} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.4.2

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 4.1.2.1.4.2.1

$4$ を $16$ で因数分解します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 4} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.4.2.2

共通因数を約分します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 4} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.4.2.3

式を書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.1.2.1.5

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}$

ステップ 4.1.2.1.6

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1.2.1.6.1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{2}$ を $2^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}}$

ステップ 4.1.2.1.6.2

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}}$

ステップ 4.1.2.1.6.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}$

ステップ 4.1.2.1.6.4

$2$ 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 4.1.2.1.6.4.1

共通因数を約分します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}$

ステップ 4.1.2.1.6.4.2

式を書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2}{2^{2}}$

ステップ 4.1.2.1.6.5

指数を求めます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2}{2^{2}}$

ステップ 4.1.2.1.7

$2$ を $2$ 乗します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (\frac{2}{4})$

ステップ 4.1.2.1.8

$2$ 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 4.1.2.1.8.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 (1)}{4}$

ステップ 4.1.2.1.8.2

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 4.1.2.1.8.2.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}$

ステップ 4.1.2.1.8.2.2

共通因数を約分します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}$

ステップ 4.1.2.1.8.2.3

式を書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (\frac{1}{2})$

ステップ 4.1.2.1.9

$- 3$ と $\frac{1}{2}$ をまとめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} + \frac{- 3}{2}$

ステップ 4.1.2.1.10

分数の前に負数を移動させます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3}{2}$

ステップ 4.1.2.2

$- \frac{3}{2}$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3}{2} \cdot \frac{2}{2}$

ステップ 4.1.2.3

$1$ の適した因数を掛けて、各式を $4$ を公分母とする式で書きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1.2.3.1

$\frac{3}{2}$ に $\frac{2}{2}$ をかけます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3 \cdot 2}{2 \cdot 2}$

ステップ 4.1.2.3.2

$2$ に $2$ をかけます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3 \cdot 2}{4}$

ステップ 4.1.2.4

公分母の分子をまとめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 3 \cdot 2}{4}$

ステップ 4.1.2.5

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 4.1.2.5.1

$- 3$ に $2$ をかけます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 6}{4}$

ステップ 4.1.2.5.2

$1$ から $6$ を引きます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 5}{4}$

ステップ 4.1.2.6

分数の前に負数を移動させます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{5}{4}$

ステップ 4.1.2.7

最終的な答えは $- \frac{5}{4}$ です。

$- \frac{5}{4}$

ステップ 4.2

$f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$ で代入して $\frac{\sqrt{2}}{2}$ 求めた点は、 $(\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$ です。この点は変曲点となり得ます。

$(\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$

ステップ 4.3

$- \frac{\sqrt{2}}{2}$ を $f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$ に代入し、 $y$ 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 4.3.1

式の変数 $x$ を $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ で置換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2

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 4.3.2.1

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 4.3.2.1.1

べき乗則 ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ を利用して指数を分配します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.1.1.1

積の法則を $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = {(- 1)}^{4} {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.1.2

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = {(- 1)}^{4} (\frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}) - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.2

$- 1$ を $4$ 乗します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = 1 (\frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}) - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.3

$\frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}}$ に $1$ をかけます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{{\sqrt{2}}^{4}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4

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 4.3.2.1.4.1

${\sqrt{2}}^{4}$ を $2^{2}$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.1.4.1.1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{2}$ を $2^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{4}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4.1.2

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 4}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4.1.3

$\frac{1}{2}$ と $4$ をまとめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{4}{2}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4.1.4

$4$ 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 4.3.2.1.4.1.4.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4.1.4.2

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 4.3.2.1.4.1.4.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2 (1)}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4.1.4.2.2

共通因数を約分します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4.1.4.2.3

式を書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{\frac{2}{1}}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4.1.4.2.4

$2$ を $1$ で割ります。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{2^{2}}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.4.2

$2$ を $2$ 乗します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4}{2^{4}} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.5

$2$ を $4$ 乗します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4}{16} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.6

$4$ と $16$ 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 4.3.2.1.6.1

$4$ を $4$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 (1)}{16} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.6.2

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 4.3.2.1.6.2.1

$4$ を $16$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.6.2.2

共通因数を約分します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{4 \cdot 1}{4 \cdot 4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.6.2.3

式を書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}$

ステップ 4.3.2.1.7

べき乗則 ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ を利用して指数を分配します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.1.7.1

積の法則を $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 ({(- 1)}^{2} {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2})$

ステップ 4.3.2.1.7.2

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 ({(- 1)}^{2} (\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}))$

ステップ 4.3.2.1.8

$- 1$ を $2$ 乗します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (1 (\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}))$

ステップ 4.3.2.1.9

$\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}$ に $1$ をかけます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}$

ステップ 4.3.2.1.10

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.1.10.1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{2}$ を $2^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}}$

ステップ 4.3.2.1.10.2

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}}$

ステップ 4.3.2.1.10.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}$

ステップ 4.3.2.1.10.4

$2$ 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 4.3.2.1.10.4.1

共通因数を約分します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}$

ステップ 4.3.2.1.10.4.2

式を書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2}{2^{2}}$

ステップ 4.3.2.1.10.5

指数を求めます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2}{2^{2}}$

ステップ 4.3.2.1.11

$2$ を $2$ 乗します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (\frac{2}{4})$

ステップ 4.3.2.1.12

$2$ 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 4.3.2.1.12.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 (1)}{4}$

ステップ 4.3.2.1.12.2

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 4.3.2.1.12.2.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}$

ステップ 4.3.2.1.12.2.2

共通因数を約分します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}$

ステップ 4.3.2.1.12.2.3

式を書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - 3 (\frac{1}{2})$

ステップ 4.3.2.1.13

$- 3$ と $\frac{1}{2}$ をまとめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} + \frac{- 3}{2}$

ステップ 4.3.2.1.14

分数の前に負数を移動させます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3}{2}$

ステップ 4.3.2.2

$- \frac{3}{2}$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3}{2} \cdot \frac{2}{2}$

ステップ 4.3.2.3

$1$ の適した因数を掛けて、各式を $4$ を公分母とする式で書きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.3.1

$\frac{3}{2}$ に $\frac{2}{2}$ をかけます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3 \cdot 2}{2 \cdot 2}$

ステップ 4.3.2.3.2

$2$ に $2$ をかけます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{4} - \frac{3 \cdot 2}{4}$

ステップ 4.3.2.4

公分母の分子をまとめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 3 \cdot 2}{4}$

ステップ 4.3.2.5

分子を簡約します。

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ステップ 4.3.2.5.1

$- 3$ に $2$ をかけます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 6}{4}$

ステップ 4.3.2.5.2

$1$ から $6$ を引きます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 5}{4}$

ステップ 4.3.2.6

分数の前に負数を移動させます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{5}{4}$

ステップ 4.3.2.7

最終的な答えは $- \frac{5}{4}$ です。

$- \frac{5}{4}$

ステップ 4.4

$f (x) = x^{4} - 3 x^{2}$ で代入して $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ 求めた点は、 $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$ です。この点は変曲点となり得ます。

$(- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$

ステップ 4.5

変曲点になりうる点を判定します。

$(\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4}), (- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$

ステップ 5

変曲点となりうる点の周囲で $(- \infty, \infty)$ を区間に分割します。

$(- \infty, - \frac{\sqrt{2}}{2}) \cup (- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}) \cup (\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty)$

ステップ 6

区間 $(- \infty, - \frac{\sqrt{2}}{2})$ から値を二次導関数に代入し、二次導関数が増加関数か減少関数か判定します。

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

式の変数 $x$ を $- 0.80710678$ で置換えます。

$f'' (- 0.80710678) = 12 {(- 0.80710678)}^{2} - 6$

ステップ 6.2

結果を簡約します。

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ステップ 6.2.1

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 6.2.1.1

$- 0.80710678$ を $2$ 乗します。

$f'' (- 0.80710678) = 12 \cdot 0.65142135 - 6$

ステップ 6.2.1.2

$12$ に $0.65142135$ をかけます。

$f'' (- 0.80710678) = 7.81705627 - 6$

ステップ 6.2.2

$7.81705627$ から $6$ を引きます。

$f'' (- 0.80710678) = 1.81705627$

ステップ 6.2.3

最終的な答えは $1.81705627$ です。

$1.81705627$

ステップ 6.3

$- 0.80710678$ で二次導関数は $1.81705627$ です。これは正の値なので、 $(- \infty, - \frac{\sqrt{2}}{2})$ の区間で増加します。

$f'' (x) > 0$ なので $(- \infty, - \frac{\sqrt{2}}{2})$ で増加

ステップ 7

区間 $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2})$ から値を二次導関数に代入し、二次導関数が増加関数か減少関数か判定します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 7.1

式の変数 $x$ を $0$ で置換えます。

$f'' (0) = 12 {(0)}^{2} - 6$

ステップ 7.2

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 7.2.1

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 7.2.1.1

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$f'' (0) = 12 \cdot 0 - 6$

ステップ 7.2.1.2

$12$ に $0$ をかけます。

$f'' (0) = 0 - 6$

ステップ 7.2.2

$0$ から $6$ を引きます。

$f'' (0) = - 6$

ステップ 7.2.3

最終的な答えは $- 6$ です。

$- 6$

ステップ 7.3

$0$ で二次導関数は $- 6$ です。これは負の値なので、 $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2})$ の区間で減少します。

$f'' (x) < 0$ なので $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2})$ で減少

ステップ 8

区間 $(\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty)$ から値を二次導関数に代入し、二次導関数が増加関数か減少関数か判定します。

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ステップ 8.1

式の変数 $x$ を $0.80710678$ で置換えます。

$f'' (0.80710678) = 12 {(0.80710678)}^{2} - 6$

ステップ 8.2

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 8.2.1

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 8.2.1.1

$0.80710678$ を $2$ 乗します。

$f'' (0.80710678) = 12 \cdot 0.65142135 - 6$

ステップ 8.2.1.2

$12$ に $0.65142135$ をかけます。

$f'' (0.80710678) = 7.81705627 - 6$

ステップ 8.2.2

$7.81705627$ から $6$ を引きます。

$f'' (0.80710678) = 1.81705627$

ステップ 8.2.3

最終的な答えは $1.81705627$ です。

$1.81705627$

ステップ 8.3

$0.80710678$ で二次導関数は $1.81705627$ です。これは正の値なので、 $(\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty)$ の区間で増加します。

$f'' (x) > 0$ なので $(\frac{\sqrt{2}}{2}, \infty)$ で増加

ステップ 9

An inflection point is a point on a curve at which the concavity changes sign from plus to minus or from minus to plus. The inflection points in this case are $(- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4}), (\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$ .

$(- \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4}), (\frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{5}{4})$

ステップ 10

微分積分 例

微分積分例